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TroisièmeLeçon interactive~28 min
Signaux lumineux
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Signaux lumineux
Du Soleil au laser : ce que transporte la lumière, et à quelle vitesse.
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Le texte des slides ouvertes de « Signaux lumineux », mis bout à bout. Les schémas, les formules et les exercices interactifs restent dans le lecteur ci-dessus.
Signaux lumineux
Du Soleil au laser : ce que transporte la lumière, et à quelle vitesse.
Sources primaires et objets diffusants
Source primaire Émet sa propre lumière. Exemples : Soleil, étoile, ampoule allumée, flamme, écran de téléphone allumé.
Objet diffusant Renvoie la lumière reçue dans toutes les directions. On le voit parce qu'il diffuse la lumière d'une source primaire. Exemples : Lune (renvoie la lumière du Soleil), arbre, livre, vêtement.
Test simple Dans le noir total, une source primaire est encore visible (elle brille). Un objet diffusant disparaît : il a besoin de lumière extérieure pour qu'on le voie.
La lumière se propage en ligne droite
Dans un milieu transparent et homogène (vide, air, eau pure), la lumière se propage en ligne droite. On modélise son trajet par un rayon lumineux : un trait fléché qui indique la direction et le sens de propagation.
Conséquences observables Formation d'ombres derrière un obstacle opaque (nettes si la source est ponctuelle).
Éclipses de Soleil et de Lune.
Visée d'un laser, alignement d'un mur.
Impossibilité de voir derrière un mur opaque.
La vitesse de la lumière
Une valeur à connaître par cœur c ≈ 3,0 × 10^8 m/s = 300 000 km/s
Dans le vide, c est une constante universelle, la plus grande vitesse possible.
L'année-lumière (a.l.) Distance parcourue par la lumière en 1 an : 1 a.l. ≈ 9,5 × 10^15 m, soit ~ 9 500 milliards de km.
On l'utilise pour les distances astronomiques. Proxima Centauri est à 4,2 a.l. → on voit son état d'il y a 4,2 ans.
La lumière visible n'est qu'une petite partie
Le spectre électromagnétique contient bien plus que la lumière visible. Les autres rayonnements sont invisibles à l'œil nu mais bien réels.
Familles de rayonnements (par énergie croissante)
Ondes radio : télévision, FM, Wi-Fi, Bluetooth, téléphonie mobile.
Micro-ondes (une sous-famille des ondes radio) : fours, radars.
Infrarouges (IR) : chaleur, télécommandes, vision nocturne.
Visible : du violet au rouge ; pour aller plus loin : ~ 400 à 800 nm (1 nm = 10⁻⁹ m).
Ultraviolets (UV) : Soleil, lampes UV ; cause bronzage et coups de soleil.
Rayons X : radiographies médicales.
Rayons gamma : radioactivité, étoiles, supernovas.
Sécurité : Lasers et UV Ne jamais regarder directement un laser, même de faible puissance : risque de brûlure rétinienne irréversible. Limiter l'exposition aux UV solaires (crème solaire, lunettes, chapeau) car ils sont cancérigènes à forte dose.
L'essentiel
Source primaire (qui émet) vs objet diffusant (qui renvoie).
La lumière se propage en ligne droite dans un milieu transparent et homogène.
Vitesse de la lumière dans le vide : c ≈ 3 × 10⁸ m/s = 300 000 km/s.
Année-lumière ≈ 9,5 × 10¹⁵ m : unité de distance astronomique.
Le visible n'est qu'une partie du spectre : aussi radio, IR, UV, X, gamma.
Sécurité : ne pas regarder directement un laser, se protéger des UV.