Lumière : la réfraction

La lumière est réfractée chaque fois qu'elle traverse des milieux de densités inégales
La réfraction est le phénomène par lequel une onde change de direction en passant d'un milieu dans un autre.

Activités scientifiques
La déviation des rayons lumineux
par réfraction

Evaluation initiale
Faire un bilan des connaissances sur la convergence ou divergence des rayons lumineux :
Evaluer les éléments de vocabulaire disponibles pour décrire un phénomène
(annexe 1)
Présentation d'un dessin d'un enfant allumant un feu en tenant un objet dans sa main.
L'objet servant à enflammer des brindilles étant caché, les élèves auront à dessiner ce qu'ils imaginent nécessaire pour le déroulement de cette action.

Objectifs notionnels :
Découvrir les propriétés de la loupe : convergence, agrandissement, inversion de l'image
Le phénomène de convergence par la loupe,
Phénomène de divergence par lentilles concaves

Compétences en matière scientifique
Aptitude à émettre des hypothèses et à les vérifier par l'expérimentation
Interpréter et tirer des conclusions
Réaliser un croquis simple pour expliquer l'expérience mise en place

Vocabulaire à introduire à partir de cette activité
Source lumineuse , rayons lumineux (ou faisceaux), éventuellement lentilles
Déviation des rayons lumineux : différencier les 2 situations :
Convergence : les rayons se rapprochent, se réunissent, se regroupent , se croisent,
Non convergence, divergence : les rayons s'écartent l'un de l'autre, s'éloignent

Réemploi de vocabulaire
Convexe et concave par l'étude des lentilles mises à disposition (par le toucher)

Sciences :
Recherche des différents objets utilisant des lentilles :
Appareil photo, jumelles, télescope, projecteur diapo
Les énergies renouvelables
Chauffer de l'eau en utilisant l'énergie solaire par convergence des rayons (au moyen de loupes)

Mise en place des ateliers
Thème : la réfraction (convergence ou non convergence)

Ce travail sera également utilisé pour les problèmes de vision : l'œil, les troubles de la vue

Les notions de "concave" et "convexe" ne sont pas exigibles pour l'entrée en 6ème mais on peut les aborder en maths avec les polygones

Mise en évidence du phénomène de réfraction

Observation

Matériel : verre, eau, prisme, paille ou crayon, huile, alcool

Plonge une paille (ou un crayon) dans un verre vide
Plonge une paille dans un verre contenant de l'eau

Qu'observes-tu ? --> La paille semble coupée

Questionnement

quelles hypothèses peut-on formuler?
exemples d'hypothèses pouvant être formulées
-- c'est le verre qui déformerait l'image
-- la déformation de l'image dépendrait de la quantité d'eau
-- un autre liquide permettrait d'obtenir le même phénomène.
-- On pourrait obtenir ce phénomène avec une matière transparente (verre épais)

recherche d'un dispositif qui te permet de vérifier une hypothèse

Imaginer un montage, réaliser l'expérience constater les résultats

Retour au questionnement.
Peut-on l'image d'une paille "coupée" en 3, en 4

Atelier 1 et 3 :
Comprendre le fonctionnement d'un objet simple : la loupe

Atelier 3 :
prolongement prévu : faire monter la température par concentration de rayons (chauffe-eau solaire)
Atelier 2 :
Divergence

Atelier 1
fabriquer une loupe d'eau

Défi : faire apparaître des objets plus gros qu'ils ne sont en réalité

Matériel : timbale opaque, eau, film plastique alimentaire, boutons, trombone, plaque transparente, miroir, élastique
En caractères gras, le matériel utile

Atelier 2
Déviation de rayons lumineux

Défi :
Un objet reçoit 2 rayons lumineux, l'un rouge, l'autre bleu ; tu dois sans bouger la source ni l'objet déplacer les rayons pour qu'ils passent à côté de l'objet

Matériel : projecteur + diapo 2 trous rapprochés ,verre, plaque transparente, miroir, lentille concave, prisme, un objet

Atelier 3 La réfraction
Déviation de rayons lumineux

Défi : Un objet est placé entre 2 faisceaux lumineux : à droite un faisceau jaune, à gauche un faisceau bleu.
Tu dois grouper les deux rayons en un seul qui sera placé sur l'objet
Quelle couleur obtiens-tu ?

Matériel : un projecteur et une diapo, une plaque transparente, un miroir, un verre, de l'eau, une lentille, une loupe,

2ème défi :
Inverse les couleurs : le faisceau bleu doit se trouver à droite de l'objet

Evaluation finale :

Poursuis le tracé des rayons

Dessine ce qui a permis de dévier les rayons : lentille ou miroir

Refaire l'évaluation initiale

des liens

http://www.ac-nice.fr/physique/oeil/defauts.htm
http://oxymorephoto.multimania.com/site-cours/COURS-Jeudelentilles.htm
http://www.espace-des-inventions.ch/exp/ile_de_lumiere.html
http://home.tiscalinet.be/physique/htmlfiles/cours/dejenef/intro_reflex.html
http://membres.lycos.fr/oxymorephoto/site-cours/COURS-Jeudelentilles.htm