Conceptions en optique g

1
Conceptions en optique géométrique

• Christian Buty
• Christian.Buty_at_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.

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 ?
13
(No Transcript)
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.