OMBRE ET LUMIERE DONNEES THEORIQUES PRESENTATION DES ATELIERS PROLONGEMENTS

DONNEES THEORIQUES

LES SOURCES DE LUMIERE : lumières chimiques : organismes vivants ( poissons, lucioles); combustions (huile, pétrole,gaz) ; frictions avec l ’air (étoile filante) lumières célestes : étoiles (Soleil, Alpha du Centaure) ; Lune (réflexion de la lumière du soleil) lumières électriques : ampoules lumières quantiques : laser, éclair (excitation d ’électrons qui émettent des photons) autres lumières : phosphorescence, étincelles

DEFINITION La lumière désigne les ondes électromagnétiques visibles par l ’œil humain. Elle est à la fois onde et corpuscules (photons). Sa propagation est rectiligne. Les longueurs d ’ondes de la lumière visible sont comprises entre 380 nm et 780 nm. La lumière est liée à la notion de couleur.

LUMIERE ET COULEURS La lumière se décompose en traversant un prisme

Longueurs d ’ondes Les ondes de longueur inférieure à 380 nm, en deçà du violet sont les ondes ultraviolettes , les ondes qui font bronzer : dangereuses car moins filtrées cause trou dans la couche d ’ozone UVA (peau) ; UVB (yeux) ;, UVC(les+dangereuses) Les ondes de longueur supérieure à 780 nm au delà du rouge sont les ondes infrarouges associées à la chaleur : réchauffent la terre mais ne la brûlent pas grâce à la présence de l ’atmosphère Cercle chromatique des couleurs : le premier, basé sur la décomposition de la lumière est proposé par Newton au XVIIème siècle Décomposition lumière à travers un prisme : Descartes

Quelques mesures Un nanomètre = 0,000 000 001 m La lumière parcourt 299 792 458 m dans le vide, en une seconde Année-lumière = distance parcourue par la lumière en 1 an = 10 millions de milliards de mètres Distance terre -soleil = 150 000 000 000 m soit 8,32 mn-lumière

PHENOMENES D ’OPTIQUE La réflexion La réfraction La diffusion La diffraction Ce sont les phénomènes sur lesquels nous allons agir en ateliers et dont certains ont un lien direct avec l ’astronomie

Réflexion

Réfraction

Diffusion

Diffraction

LES OMBRES On appelle ombre la zone sombre résultant de la présence d ’un objet opaque exposé à une source de lumière

Ombre propre et ombre portée En astronomie : c ’est l ’ombre portée que l ’on voit lors des éclipses c ’est l ’ombre propre que l ’on voit sur la lune sauf en pleine lune

Ombre portée Sa taille et son intensité varient en fonction de : - l ’intensité de la source de lumière - la taille de l ’objet - la distance entre l ’objet et la source de lumière - l ’opacité de la matière dont est constitué l ’objet

La pénombre

LA DEMARCHE Entrée dans le sujet par le conte (L ’Ombre de l ’ours) ou le projet de réalisation d ’un théâtre d ’ombre Recueil des représentations des élèves Immersion par les jeux en extérieur au soleil Expérimenter en atelier Mise en pratique des acquis lors d ’une réalisation concrète

Les représentations initiales

Immersion - poser son ombre sur un mur, un obstacle Jeux dans la cour un jour de soleil : - dessiner l ’ombre portée d ’un élève - marcher sur l ’ombre d ’un autre - cacher son ombre dans une autre ombre - poser son ombre sur un mur, un obstacle - créer des personnages fantastiques à plusieurs - retrouver la position du personnage qui a généré l ’ombre

Peux-t ’on détacher son ombre de ses pieds ? Peux-t ’on faire changer l ’ombre de direction ?

DES ATELIERS POUR COMPRENDRE Manipuler Observer Déduire Induire Les ateliers s ’inscrivent dans un projet plus large : - entrée dans l ’astronomie : observation de nos ombres portées au soleil, prise de conscience des variations au cours de la journée puis au cours de l ’année, prise de conscience du mvt : qu ’est ce qui bouge ? Puis mise en place de modélisations - création d ’un spectacle d ’ombre ou compréhension d ’un spectacle d ’ombres (comment ça marche ?) - compréhension du fonctionnement d ’un cadran - observation de la lune et de ses phases et compréhension des phénomènes, prise de conscience du cycle

L ’ombre du mannequin Trouve la position de la lampe pour obtenir : - une ombre allongée - une ombre la plus courte possible

Interagir entre source de lumière et objet Retrouve la position de la source de lumière pour reproduire l ’ombre de l ’objet telle qu ’elle est dessinée

Interagir entre source de lumière et objet Reproduis ce que te montre la photo

Interagir entre source de lumière et objet Retrouve l ’objet qui a permis d ’obtenir cette ombre Retrouve la position de la lampe de façon à ce que l ’ombre portée épouse la forme de l ’ombre dessinée

Les objets transparents ont ils une ombre ?

Une ombre peut-elle avoir une couleur ?

Les ombres des objets usuels

Une seule ombre pour plusieurs objets

Ce qu ’ils ont appris L ’ombre portée sur le sol a des points de contact avec l ’objet L ’ombre portée d ’un objet possède des caractéristiques de cet objet (contour) Si l ’on augmente la distance entre la source de lumière et l ’objet alors la taille de l ’ombre portée augmente L ’ombre ne restitue pas la couleur d ’un objet opaque

Une ombre nécessite une source de lumière Un même objet peut avoir des ombres différentes en fonction des positions relatives objet/source de lumière et de l ’orientation de l ’objet Un objet peut avoir plusieurs ombres s ’il est exposé à plusieurs sources de lumière

Les paramètres à faire varier Distance écran/objet Distance source de lumière/objet Nombre de sources lumineuses Position (orientation) objet/source de lumière

PROLONGEMENTS Tracer un profil (Musée Oberlin) Observer les phases de la Lune Mesurer le temps : le gnomon, les cadrans Retrouver le nord Utiliser l ’énergie du Soleil : four solaire

Le mini-planétarium

Une application en astronomie : les cadrans Les phénomènes lumière/ombre et et astronomie sont liés Astronomie : observation du ciel, des astres et des corps célestes étude de la mécanique céleste Mise en relation de ces mécaniques avec les cycles jour/nuit ; saison

Une approche du théâtre d ’ombre

Création de personnages