Conceptions en optique géométrique Christian Buty 24 novembre 2005 B3C.

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1 Conceptions en optique géométrique Christian Buty Christian.Buty@univ-lyon2.fr 24 novembre 2005 B3C

2 Plan de lexposé La lumière issue dun objet La formation de limage dun objet à travers un système Application à une situation de classe

3 La lumière issue dun objet Le point de vue de la physique : un objet lumineux peut être décomposé en points-sources de chaque point-source part un faisceau de rayons dans toutes les directions de lespace on voit de la lumière quand elle entre dans notre oeil

4 La lumière issue dun objet. Conceptions (1) Le bain de lumière : –Nous vivons dans un « bain de lumière », dorigine indistincte, dont la propagation sapparente plus à celle dun fluide quà la propagation rectiligne Vision de la lumière : –On peut voir de la lumière de n'importe où, y compris sur le côté par rapport à sa direction de propagation

5 La lumière issue dun objet. Conceptions (2) Un objet lumineux produit des rayons parallèles qui voyagent à travers l'espace La direction horizontale est privilégiée La lumière émise par un objet est une globalité

6 La formation de limage Le point de vue de la physique : Sous certaines conditions, tous les rayons issus dun point-source se rejoignent à la sortie du système optique, en un point quon appelle le point-image Lensemble des points-images constitue limage de lobjet initial

7 La formation de limage. Conception de limage voyageuse La lumière-émise-par- un-objet transporte « limage » de cet objet : l image est observable de façon délocalisée. Cette « image » est une entité quasiment matérielle : elle peut agir avec des objets matériels.

8 Conception de limage voyageuse. Conséquences (1) L'image d'un objet à travers un système optique dépend essentiellement de l'objet, et très peu du système optique On peut voir une image sur un écran même si on enlève la lentille Le rôle de l'écran étant de permettre de voir l'image, il est impossible de voir une image sans surface pour la projeter

9 Conception de limage voyageuse. Conséquences (2) Un cache placé devant la lentille élimine une partie de l'image

10 Conception de limage voyageuse. Conséquences (3) Puisque limage se déplace le long dun faisceau de lumière, un écran dobservation peut faire apparaître une image où qu'il soit placé, la mise au point n'a pas lieu d'être Les images se comportent comme des sources lumineuses isotropes pour l'espace situé après le système optique

11 Application à la compréhension des déclarations des élèves en classe On demande aux élèves de prévoir dans quelles conditions on peut réaliser une photographie acceptable de la constellation dOrion. Orion

12 On leur distribue un matériel (lanterne, lentille) avec lequel modéliser la prise de vue de la constellation. Où doit-on placer lécran (qui représente la pellicule photo) pour obtenir une photographie acceptable ?

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14 Références pour aller plus loin Galili I. (1996). Students' conceptual change in geometrical optics. International Journal of Science Education, vol. 18 n° 7, pp. 847-868. Galili I., Hazan A. (2000). Learners knowledge in optics : interpretation, structure and analysis. International Journal of Science Education, vol. 22 n° 1, pp. 57-88.