Module 3 (Les lumières et système optique))

Question 1

Qu’est-ce que la lumière

Answer 1

• Forme d’énergie qui se voit
• La lumière peut seulement être transférée OU transformée.
• L’énergie ne peut PAS être détruite ou crée.
• La lumière est absorbée par une surface, peut également être transformée en d’autres formes, énergie thermique, électrique ou chimique.
• Se déplace par vagues: les ondes lumineuses se déplacent en lignes droites.

Question 2

Définis source de lumière naturelle.

Answer 2

• N’est PAS créé par l’humain (ex: soleil, étoiles, éclaires). Les transformations énergétiques sont plus compliquées.

Question 3

Définis source lumineuse à incandescence.

Answer 3

• Émission de rayonnement visible d’origine thermique. Phénomène qui se produit lorsqu’une substance émet de la lumière lorsqu’on la chauffe
  Ex: La lave en fusion, le feu, le Soleil.

Question 4

Comportement de la lumière. Nomme les trois différents états d’un objet.

Answer 4

• Un objet transparent: laisse passer toute la lumière, ne crée pas d’ombres
• Un objet translucide: ne laisse passer qu’une partie de la lumière passer et forme une ombre très légère
• Un objet opaque: ne laisse passer aucune lumière et forme une ombre

Question 5

Définis source de lumière fluorescente.

Answer 5

• Il s’agit d’un tube de verre dans lequel se trouve du mercure. Celui-ci, une fois ionisé par le passage du courant électrique, émet de la lumière ultraviolette, invisible par l’œil humain. (ex: Les tubes fluorescents).

Question 6

Définis source de lumière phosphorescente.

Answer 6

Le dégagement d’énergie sous forme de rayon lumineux. Lorsqu’une matière continue d’émettre de la lumière bien après qu’elle ait été éclairée, c’est alors que l’on peut parler de phosphorescence.
Ex: Les aurores boréales

Question 7

Définis source de lumière, chimioluminescence.

Answer 7

Lorsque l’énergie qui permet aux molécules d’atteindre l’état excité provient d’une réaction chimique.
Ex: Une flamme bleue du brûleur (méthane ou butane) d’une gazinière.

Question 8

Définis source de lumière bioluminescente.

Answer 8

Cette lumière provient d’une réaction chimique de l’organisme qui transforme l’énergie chimique en énergie lumineuse.

Question 9

Quelle est la loi de la réflexion?

Answer 9

L’angle d’incidence est égal à l’angle de réflexion

Question 10

Nomme les 2 différents rayons (+ ligne) de la réflexion et les deux types d’angles.

Answer 10

• Rayon incidente: provient de la source lumineuse et frappe la surface.
• Rayon réfléchi : rebondit sur la surface.
• Ligne normale: angle de 90 degrés par rapport à la surface réfléchissante à l’interface du rayon incident.
• Angle de réflexion: angles entre la ligne normale et le rayon réfléchi.
• Angle d’incidence : angles entre la ligne normale et le rayon incidence.

Question 11

Nomme les 2 différents rayons (+ligne) de la réfraction et les deux types d’angles.

Answer 11

• Rayon incident: provient de la source de lumière ou de l’objet.
• Ligne normale: perpendiculaire à l’interface multimédia
• Angle d’incidence: entre le rayon incident et la ligne normale.
• Rayon réfracté: rayon qui se déplace à travers le milieu.
• Angle de réfraction: entre le rayon réfracté et la ligne normale.

Question 12

Quels sont les deux types de lentilles?

Answer 12

• Lentille convexe: fait converger les rayons (se rassemblent). ()
• Lentille concave: fait diverger les rayons (s’écartant). )(

Question 13

Quelles sont les trois troubles visuels?

Answer 13

• Myopie: tu peux voir les chose proche, mais pas de loin.
• Hypermétropie et presbytie: tu peux voir de loin, mais pas proche.
• Astigmatisme: la vision est déformée, de proche et de loin. L’œil focalise les rayons lumineux à des places différentes.

Question 15

Qu’est-ce que toutes les sources de lumière on en commun?

Answer 15

Toutes les sources de lumière transforment différents types d’énergie en énergie lumineuse visible.

Question 16

Donner une définition opérationnelle pour la réflexion.

Answer 16

Se produit lorsque la lumière rebondit sur une surface.

Question 17

Comment est calculé le coût de l’éclairage?

Answer 17

Exemple: combien coûte une ampoule de 60W allumée pendant 10 heures si l’énergie électrique coûte 8 cents/kWh?

1. Convertis 60W en kilowatts en le divisant par 1000.
2. Calcule le nombre de kilowattheures en multipliant la puissance (en kW) par le nombre d’heures.
   -Nombre de kWh = 0,06 kW x 10h = 0,6 kWh.
3. Calcule le coût de 10 heures d’éclairage en multipliant le nombre de kilowattheures par le coût d’un kilowattheure.
   -Coût (en cents) = Quantité d’énergie (en kWh) x prix unitaire (en cents/kWh).

Coût = 0,6 kWh x 8 cents/kWh = 4,8 cents.

Question 18

Comment se forme une image dans un miroir?

Answer 18

La lumière qui provient d’une source lumineuse frappe un objet. Cette lumière est réfléchie par tous les points de l’objet, dans toutes les directions. Tous les rayons qui proviennent de l’objet et qui frappent le mirroir sont reflétés selon la loi de réflexion.

Question 19

Comment la Loi de Réflexion est-elle appliquée dans la vie de tous les jours ?

Answer 19

• Avec un réflecteur de bicyclette.
• Au jeu de billard.

Question 20

Qu’est-ce que la fibre optique?

Answer 20

Une fibre optique est un fil de verre extrêmement fin, puisqu’il mesure environ un dixième d’un cheveu humain. Il a la capacité de conduire la lumière et est utilisé pour transmettre des données numériques ou pour des explorations visuelles dans le milieu médicale.

Question 21

Donne une définition opérationnelle de la réfraction.

Answer 21

C’est la déviation que subit la lumière lorsqu’elle passe d’un milieu à un autre (exemple: lorsque tu mets un crayon dans un verre d’eau, il semble être brisé).

Question 22

Énoncer la loi de la réfraction.

Answer 22

Lorsque l’angle d’incidence, i , augmente, l’angle de réfraction, R , augmente aussi. Toutefois, cela ne signifie pas qu’un angle d’incidence deux fois plus grand donnerait un angle de réfraction deux fois plus grand.

Question 23

Comment votre œil forme-t-il une image?

Answer 23

L’œil humain comprend une lentille biconvexe appelée «cristallin». Le cristallin capte les rayons lumineux qui proviennent des objets. Par réfraction, le cristallin les fait converger en un point: la mise au point. C’est la mise au point des rayons lumineux qui nous permet de voir les objets. Dans un œil normal, la lentille réfracte la lumière sur une région photosensible située à l’arrière de l’œil (la rétine). Les images que tu vois se forment sur ta rétine.

Question 24

Identifiez les similitudes et les différences entre votre œil et une caméra.

Answer 24

• La pellicule = la rétine.
• La lentille (même chose).
• Le diaphragme/orubateur = l’iris.
• La bague de mise au point = le muscle ciliaire.

Question 25

Qu’est-ce que l’accommodation?

Answer 25

C’est le processus de transformation du cristallin selon la distance des objets.

Question 26

Qu’est-ce que la tâche aveugle?

Answer 26

C’est là où le nerf optique pénètre dans la rétine, il n’y a aucune cellule photosensible.

Question 27

Décrire la différence entre un télescope à réflexion et un télescope à réfraction.

Answer 27

• Dans un télescope réflecteur, c’est un miroir concave, le miroir primaire, qui capte les rayons lumineux de l’objet éloigné. Ce miroir forme une image réelle, qui est agrandie ensuite par l’oculaire.
• Dans un télescope réfracteur «lunettes», la lumière d’un objet éloigné est captée et mise au point par une lentille convexe : l’objectif. Une seconde lentille, l’oculaire, sert de loupe qui agrandit l’image.

Question 28

Comment les prismes sont-ils
utilisés dans les jumelles?

Answer 28

Ils servent de miroirs plans. Plutôt que de parcourir le long tube, comme dans un télescope, la lumière est réfléchie plusieurs fois par les prismes dans un court tube.

Question 29

Comment est déterminée la
longueur d’onde ?

Answer 29

La longueur d’onde dépend de la grande rapidité ou vitesse de propagation de l’onde dans le milieu qu’elle traverse. Lorsque l’onde passe d’un milieu à un autre, dans lequel sa grande rapidité est différente, sa fréquence reste inchangée, mais sa longueur d’onde varie.

Question 30

Nommer les parties du modèle de longueur d’onde de la lumière et étiquetez la crête, le creux, la longueur d’onde et l’amplitude.

Answer 30

• La crête, c’est le haut de la «vague».
• Le creux, c’est le bas de la «vague».
• La longueur d’onde, c’est soit entre les 2 creux ou entre les 2 crêtes.
• L’amplitude, c’est la distance du creux ou de la crête verticalement (imagine une ligne au milieu).

Question 31

Quel est le modèle ondulatoire de la lumière?

Answer 31

C’est ce qui représente le déplacement de la lumière comme une onde. Il n’explique pas tous les comportements de la lumière, mais elle le fait en grande partie.

Question 32

Comment se fait un coucher du soleil ?

Answer 32

Les ondes lumineuses du Soleil qui traversent l’atmosphère terrestre entrent en collision avec des particules de différentes tailles, comme la poussière. Les longueurs d’onde plus longues des rouges et des orangés contournent, en général, ces particules. Les longueurs d’onde plus courtes, comme les bleus et violets, frappent les particules et sont réfléchies et dispersées.

Question 33

Qu’est-ce qui fait un arc-en-ciel?

Answer 33

Lorsque l’eau et la lumière se rencontrent, la lumière blanche traverse l’eau et se sépare en ses couleurs. La lumière est composée de sept couleurs de base : le rouge, l’orange, le jaune, le vert, le bleu, l’indigo et le violet.

Question 34

Comment fonctionnent les lasers ?

Answer 34

Des particules de lumières (photons) excitées avec du courant émettent de l’énergie sous forme de lumière. La lumière est concentrée dans un faisceau. Ainsi, le faisceau laser se forme afin de pouvoir en suite réaliser une gravure laser ou une découpe laser.

Question 35

Qu’est-ce que le spectre
électromagnétique ?

Answer 35

• Il contient de l’énergie de la lumière visible et toutes les formes d’énergie rayonnante invisibles.
• Les ondes radioélectriques, l’infrarouge, l’ultraviolet, les rayons X, les rayons gamma (augmentent tout d’une fréquence croissante en une longueur d’onde décroissante).

Question 36

Quelles sont les différences entre tous les différents types d’ondes du spectre électromagnétique (donne aussi des exemples)?

Answer 36

• Ondes radio :
  1. Longueur d’onde : de plusieurs centaines de mètres à quelques millimètres.
  2. Ex : ondes utilisées pour la radiodiffusion AM et FM.
• Micro-ondes :
  1. Longueur d’onde : de quelques millimètres à plusieurs centimètres.
  2. Ex: utilisées dans les fours à micro-ondes, les radars
• Infrarouge :
  1. Longueur d’onde : de quelques micromètres à plusieurs centaines de micromètres.
  2. Ex: la télécommande des appareils électroniques, les capteurs infrarouges.
• Lumière visible :
  1. Longueur d’onde : de 400 à 700 nanomètres (nm).
  2. Ex: toutes les couleurs que nous pouvons voir, du violet (courtes longueurs d’onde) au rouge (longues longueurs d’onde).
• Ultraviolet (UV) :
  1. Longueur d’onde : de 10 à 400 nm.
  2. Ex: la médecine (UV-C pour la désinfection), et le bronzage (UV-A et UV-B).
• Rayons X :
  1. Longueur d’onde : de 0,01 à 10 nm.
  2. Ex: utilisés en médecine pour les radiographies
• Rayons gamma :
  1. Longueur d’onde : inférieure à 0,01 nm.
  2. Ex: produits par des processus nucléaires tels que la radioactivité.