Dossier enseignant jeux de lumière cycle 3
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1. gt Tarifs par l ve A partir de 4 50 euros Ce tarif vous donne droit la r servation d une ou deux animations par l ve maximum selon la p riode de l ann e gt R servations en contactant le bureau des groupes par t l phone 01 40 05 12 12 du lundi au vendredi de 9h30 17h30 par courrier Cit des sciences et de l industrie Service groupes 30 avenue Corentin Cariou 75 930 Paris cedex 19 par fax 01 40 05 81 90 par courriel resagroupescite universcience r E 7 Apr s la visite Apr s la visite on peut r aliser un certain nombre d exp riences et construire quelques objets permettant aux enfants de faire le point de r pondre aux nouvelles questions qu ils se posent d organiser leurs connaissances et d pater leur famille et leurs amis en reproduisant des exp riences qu ils ont vues la Cit des sciences et de l industrie gt Cr e une baguette magique Connais tu ce jeu Le principe de ce jeu peut te permettre de r aliser ta baguette magique Si tu poss des ce jeu place une feuille noire ou sombre sur la table Trouve une baguette blanche ou peins en blanc une tige en bois Agite ta baguette dans le faisceau lumineux Si tu ne poss des pas ce jeu Trouve une lampe torche Coupe un morceau de papier calque d une dimension un peu plus grande taille de la lampe R alise un dessin simple au feutre noir sur le calque Fixe le papier calque2. Texte tabli par Marie Anne Vuillerme avec la collaboration de Mireille Lamarque 1991 Editions Bordas Le petit chercheur Paris 29p c est un ouvrage pour les jeunes qui propose des activit s manuelles afin de d couvrir et observer des ph nom nes physiques et chimiques sur le th me de la couleur La science 175 exp riences r aliser Publi par Istituto geografico de Agostini S P A Novara 2006 Editions Gl nat Italie 214p Recueil de fiches d activit s scientifiques con u pour les jeunes Chaque fiche propose une activit un questionnement une explication du ph nom ne et un compl ment d information Jeux de lumi re Catherine Br bion et R mi Mouillet Explora Cit doc Cit des sciences et de l industrie Dossier complet de l exposition Jeux de lumi re Et bien d autres ouvrages de la BSI retrouver sur le site de l exposition Ombre et lumi re 5 Correction des activit s propos es dans les livrets des l ves Le man ge des illusions O LD cercle Relie chaque forme son nom O A oo O gt Regarde chaque disque immobile puis en rotation Explique par une phrase simple ce que tu observes et ce que tu ressens Le ph nom ne observ est d i h nom ne s lle un Au fonctionnement des yeux Ce ph nom ne s appelle une M Au fonctionnement du cerveau ILLUSION d OPTIQUE D Une force extraterrestre Attrapez la gt Essaie d attra
3. l aide de scotch ou d un lastique la lampe Dans le noir allume la lampe et agite ta baguette blanche dans le faisceau lumineux b Le doigt cass Premi re exp rience Place un crayon ou une paille dans un verre d eau moiti plein et observe l objet sous diff rents angles Deuxi me exp rience Dans une cuvette ou un saladier rempli d eau plonge un caillou ou un coquillage puis essaie de l attraper avec la main As tu bien vis Troisi me exp rience Pour fabriquer une lentille maison il te faut une bofte en carton type bo te chaussure une feuille de papier blanc un pot en verre rempli d eau une lampe de poche et des ciseaux Fais deux fentes d environ 5 cm de longueur et espac es d 1 cm un bout de la bo te de carton Couvre le fond de la bo te de papier blanc D pose un pot d eau dessus au centre de la bo te Dans un endroit sombre claire le pot en projetant le faisceau d une lampe de poche par les fentes A toi de trouver la bonne distance entre la lampe et les fentes A gt L oiseau en cage R alise un dessin et colorie le uniform ment d une couleur primaire bleu vert ou rouge Installe le au mur la hauteur de tes yeux c t d une feuille blanche Comme la Cit des sciences loigne toi du mur fixe ton dessin du regard pendant 15 20 secondes puis brusquement regarde la feuille blanche gt Choisis ton motif pr f r du man ge des illusions
4. Dessine le motif dans le cercle et tu le reproduiras en classe ou chez toi sur un disque en carton recouvert de papier blanc et perc au centre par une tige ou un crayon pour pouvoir le faire tourner b Trouve facilement un miroir concave une cuill re Une cuill re en inox agit comme un miroir L int rieur de la cuill re photo A donne au miroir une forme concave et l ext rieur photo B lui donne une forme convexe Regarde toi dans la cuill re a b Cr e tes lumi res color es II te faut une lampe de poche et du papier transparent color qui servira de filtre comme un sac plastique un prot ge cahier un emballage de bonbons Fixe le papier transparent color sur la lampe de poche que tu allumes tu viens de fabriquer de la lumi re color e Si tu as 3 lampes de poches tu peux fabriquer de la lumi re bleue verte et rouge Dans un endroit sombre tu peux superposer les lumi res et d couvrir d autres couleurs gt Pense la Cit des sciences et de l industrie quand tu passes sous l clairage de certaines avenues la nuit ou de certains tunnels Sous cet clairage les voitures jaunes et blanches t appara tront jaunes et les autres t appara tront noires ou grises gt Filtres et magie cr e des lunettes magiques Dessine un chapeau noir et un lapin rouge qui sort de ce chapeau Fabrique des lunettes avec du plastique color la place des verres Pour faire dispara tre le lapi
5. interference La lumi re jaune Couleur vision illusion Attrapez la Ceuvres d art Le miroir de Piotr Kowalski OUE Le man ge des illusions La baguette magique Multipliez vous La fen tre p trao zo dale Le miroir anti gravit Entr e principale Masque et Le ressort Anti masque intouchable enean oj Le doigt cass coulisse L oiseau g en cage Les installations expliqu es ci dessous sont celles qui ont t s lectionn es pour r aliser les livrets d activit s pour les l ves A Couleurs vision illusions Cette partie traite de la perception de la couleur du fonctionnement de l il et du r le du cerveau dans la vision Les l ments qui abordent la couleur montrent que notre vision en couleur r sulte d une interaction entre la mati re la lumi re la r ceptivit de l il et le cerveau Depuis Newton on sait qu un faisceau de lumi re blanche traversant un prisme r v le en se d composant les diff rentes radiations color es du spectre lumineux Si nous voyons les objets qui nous entourent c est parce qu ils absorbent ou diffusent toute ou partie de la lumi re En 1801 Young pose une hypoth se la r tine de l il est stimul e par des radiations rouges vertes et bleues C est leur interpr tation par le cerveau qui cr e la sensation de couleur En 1861 Maxwell r alise une projection polychrome en superposant trois faisceaux lumineux rouge vert et bleu Ainsi n
6. s Sch ma avoir travers le les filtre s rouge rouge i bleu bleue jaune jaune Jaune et rouge rouge Jaune et vert verte Jaune et bleu Aucune on voit du noir m i Rien noir Rouge et vert Aucune on voit du noir 5 rs Rien noir On peut en d duire que l jaune est une couleur qui est un m lange de rouge et de vert puisque le filtre jaune ne laisse passer que les couleurs verte et rouge le bleu le vert et le rouge ne laissent passer que leurs propres couleurs ce sont les couleurs primaires en lumi re un filtre laisse passer sa propre couleur et retient toutes les autres emp che toutes les autres de passer La lumi re blanche du soleil ou d une lampe porte en elle toutes les couleurs C est le math maticien physicien et astronome anglais Isaac NEWTON 1642 1727 qui a avanc cette id e surprenante en 1669 L exp rience consiste projeter un faisceau lumineux tr s concentr sur un prisme lui donnait raison Newton en train de r aliser l exp rience des couleurs 1666 Gravure du XIX si cle Les lumi res color es tout comme les ondes radio les rayons gamma ou X sont des ondes lectromagn tiques Ces vibrations se distinguent les unes des autres par leur longueur d onde et par l nergie qu elles v hiculent Notre il n est sensible qu une fraction d entre elles La longueur d onde dominante indique ce qu on appelle couramment la teinte de la lumi re consid r e
7. Cet objet est clair en lumi re blanche et il absorbe un certain nombre de couleurs d ou le terme de soustraction pour ne diffuser que les autres On obtient alors toutes les couleurs que l on veut en m langeant en plus ou moins grande quantit les trois couleurs soustractives primaires jaune magenta et cyan En peinture on parlait par m connaissance il y a longtemps de rouge jaune et bleu La peinture jaune absorbe le bleu et renvoie le rouge et le vert La peinture cyan absorbe le rouge et renvoie le bleu et le vert La peinture magenta absorbe le vert et renvoie le bleu et le rouge Installation La lumi re jaune Cette lumi re monochromatique jaune provient d une lampe vapeur de sodium du type de celles qui sont utilis es pour illuminer certaines avenues ou certains tunnels Il s agit d une couleur jaune monochrome avec une longueur d onde bien pr cise Si un objet a des pigments qui sont capables de renvoyer cette longueur d onde il appara t jaune Si un objet renvoie une partie de la lumi re jaune et absorbe l autre il appara t gris Si un objet absorbe la totalit le la lumi re jaune il appara t noir Installation Gris en coulisse Il faut faire coulisser les bandes grises Une m me teinte para t plus ou moins claire en fonction des couleurs voisines Certaines cellules enregistrent une vision globale de l image elles combinent la lumi re provenant de plusieurs radiations lumineuses et r a
8. b Place un ou deux filtres de couleurs juste devant la source de lumi re Relie la couleur du filtre install aux couleurs observ es sur l cran arri re Filtre Rouge Filtre Vert m Filtre Bleu N j Filtre J l iltre Jaune e gt X Filtres Jaune et Rouge e E Filtres Jaune et Vert i Filtres Bleu et Rouge S Question pour une graine de champion Parmi les 4 couleurs de filtres utilis s quelle couleur est un m lange Pourquoi Seule la couleur jaune est un m lange puisque le filtre Jaune ne laisse passer que les couleurs Vert et Rouge en plus du jaune La lumi re jaune gt Observe certains de tes objets personnels pull T shirt crayon stylo chemise plastifi e color s quand ils sont clair s sous cette lumi re jaune Objet choisi Sa couleur clair Sa couleur clair Quelle explication peux tu trouver en lumi re blanche en lumi re jaune Un objet clair en lumi re jaune pure apparaitra jaune gris ou noir en fonction de la quantit de lumi re jaune absorb e Plus l objet absorbe du jaune plus il appara tra noir NOS yeux Gris en coulisse gt Sur les deux plaques place les raies grises sur les bandes blanches Comment te semble le gris de la plaque du haut V clair M fonc de la plaque du bas U clair M fonc gt Sur les deux plaques place les raies grises sur les bandes noires Comment te semble le gris de la plaque du
9. derri re le miroir et agiter le bras et la jambe du c t du miroir plan et dont la lumi re va pouvoir se refl ter dans le miroir Ici le miroir joue le r le d axe de sym trie Installation Multipliez vous Un assemblage de miroirs angles de 60 multiplie notre image l infini Installation Le doigt cass Normale rayon incident La lumi re qui traverse un bloc en Surface de plastique se s paration r fracte d formant ou d pla ant les j images Rayon r fract La lumi re se d place en ligne droite temps qu elle reste dans le m me milieu transparent Lorsqu un faisceau lumineux passe d un milieu transparent un autre air eau verre avec un certain angle il change l g rement de direction d s qu il touche la surface du nouveau milieu Cette d viation du rayon lumineux se nomme la r fraction Ce ph nom ne est caus par la diff rence de vitesse de la lumi re entre les deux milieux L aspect bris d un crayon plong dans l eau est une manifestation concr te du ph nom ne de r fraction image de l oiseau vue par le poisson image du poisson vue par l oiseau Air milieu verre Vitesse de la lumi re traversant ce milieu 300 000 km s 225 000 km s 200 000 km s A retenir de l ensemble de ces exp riences La lumi re visible est un rayonnement qui permet l tre humain de voir les choses On voit parce qu on re oit de la lumi
10. e de lun vers l autre et notre reflet est redress Ce miroir nous renvoie une image fid le Nous nous voyons comme les autres nous voient travers le reflet d un reflet gt Dans le groupe il faut d signer deux l ves l l ve 1 se place devant le miroir et coute les consignes de l l ve 2 Consignes pour l l ve 2 Rapidement et sans parler tu vas indiquer l l ve 1 l oreille de ton choix en la pointant du doigt et sans la toucher El ve 2 dit l ve 1 Tu te regardes dans le miroir tournant tu vas te gratter l oreille que je vais pointer du doigt Que s est il pass Si cette activit est bien men e et rapidement sans prendre le temps de r fl chir l l ve 1 doit gratter l autre oreille Le ressort intouchable gt Essaie d attraper le ressort Alors qu est ce qui tes arriv On ne sent rien dans la main Qu as tu attrap Cherche le vrai ressort O se trouve t il O Un fant me d guis en ressort M Le reflet d un vrai ressort m7 SOUS ce qu on volt Une image envoy e par un projecteur O Derri re le miroir J Nulle part c est une projection gt Aide toi du tableau explicatif Sur le sch ma avec le personnage Lego Compl te la l gende gr ce aux mots miroir concave rayon lumineux objet r el reflet Rajoute une lampe attention bien la placer TR miroir concave lumineux Quand tu te regardes dans un miroir peux
11. haut M clair J fonc de la plaque du bas M clair J fonc gt Sur la plaque du haut place les raies grises sur les bandes noires et sur la plaque du bas place les raies grises sur les bandes blanches Comment te semble le gris de la plaque du haut M clair J fonc de la plaque du bas clair M fonc b Sur la plaque du haut place les raies grises sur les bandes blanches et sur la plaque du bas place les raies grises sur les bandes noires Comment te semble le gris de la plaque du haut V clair M fonc de la plaque du bas M clair J fonc D apr s cette exp rience que peux tu dire de la couleur Qu est ce qui change On voit les couleurs toujours de la m me fa on O La couleur elle m me M On voit une couleur en fonction de son environnement v Notre vision de la couleur L oiseau en cage Le savais tu Nous pouvons distinguer des milliers de couleurs mais notre il lui est compos de cellules de capteurs sensibles uniquement au BLEU au VERT et au ROUGE Quand un il fixe trop longtemps une de ces trois couleurs les capteurs stimul s pour percevoir cette couleur se fatiguent et perdent leur sensibilit A gt Fixe l il du perroquet rouge pendant 15 20 secondes puis brusquement regarde la cage m E 9 r Que vois tu dans la cage 4 Barre le capteur qui a travaill et entoure les capteurs rest s au repos O Un singe vert Un perroquet roug
12. tu attraper ton reflet NON Le doigt cass b Observe un de tes doigts ou un crayon travers le bloc transparent que tu fais bouger doucement dans tous les sens de plusieurs fa ons M Air La lumi re va t elle toujours tout droit O OUI M NON Indique par une fl che sur le sch ma les endroits o la lumi re est d vi e Bloc de Rayon lumineux plexiglas a Dans les photos pr c dentes qu est ce qui provoque la d viation de la lumi re Dans la 2 photo on a l impression que le crayon est cass or ce n est pas le cas Dans la 3 photo on voit que le rayon de lumi re n est pas en ligne droite Voici une explication La lumi re voyage en ligne droite moins que quelque chose ne la bloque Les mati res comme l air l eau et le verre sont transparentes la lumi re passe donc travers La lumi re continue voyager en ligne droite mais change l g rement de direction quand elle frappe une nouvelle mati re car la vitesse de la lumi re varie 6 Informations pratiques gt Adresse gt Acc s Cit des sciences et de l industrie M tro ligne 7 Porte de la Villette 30 avenue Corentin Cariou Bus 139 150 152 75019 PARIS Tram T3b Porte de la Villette http www cite sciences fr gt Horaires d ouverture Du mardi au samedi de 10h 18h le dimanche de 10h 19h acc s la billetterie et aux vestiaires partir de 9h30 Fermeture le lundi les 1er janvier 1er mai 14 juillet
13. a t la premi re th orie sur la couleur la th orie polychrome Installation Masque et anti masque En passant devant les masques et en les regardant on observe que le masque de droite nous suit du regard et qu il est en relief comme celui de gauche 1 ph nom ne Le cerveau interpr te ce qu il per oit selon nos acquis or le cerveau tant peu habitu aux visages creux il redresse l image 2 ph nom ne Le masque semble nous suivre cause du ph nom ne de parallaxe En effet quand on change de position les objets proches de nous semblent s loigner tr s vite et plus l objet est loin de nous moins il semble se d placer Dans ce masque en creux c est le bout du nez qui est le plus lointain et qui semble tre fixe le cerveau pense alors que seuls les yeux bougent On peut conclure que nous voyons avec notre cerveau un visage qui n existe pas Remarque Observez les masques mais aussi les cadres A Installation La fen tre trap zoi dale Il faut expliquer aux l ves de se placer loin de la fen tre pour mieux observer le ph nom ne la meilleure place est le l autre c t du gros volume avec une grille noire en surface en plein milieu de l espace pr s des oiseaux vert et rouge dans la cage Fen tre trap zo dale Fen tre trap zo dale Gros volume avec une grille noire Positionnement d observation La fen tre semble d crire un battement de gauche droite m
14. ais on a un doute car l ombre tourne De loin nous supposons par habitude que la fen tre est rectangulaire donc que son plus petit c t est le plus loign c est l effet de perspective Quand ce petit c t se rapproche notre cerveau habitu aux effets de perspectives ne peut pas l imaginer comme un l ment plus pr s de nous c est dire devant le grand c t La fen tre semble pivoter dans le sens oppos d ou la sensation de battement d oscillation En se rapprochant de l installation plus de doute la fen tre est bien en rotation C est sa forme de trap ze qui g n re le doute au niveau du cerveau qui interpr te alors ce qu il per oit selon nos acquis Installation Le man ge des illusions Il faut regarder chaque disque un par un tourner un certain temps pour saisir l effet de chaque illusion Le cerveau ne comprend pas bien ne per oit pas bien ces images extravagantes et tournoyantes il va cr er les d formations n cessaires pour les assimiler a des motifs plus familiers En effet le cerveau a plus l habitude de percevoir des cercles inclin s plut t que les ellipses en rotation Installation Attrapez la Essayons d attraper la baguette noire Sans les lunettes facile avec les lunettes on attrape la baguette d c t car le verre biseaut des lunettes provoque un d calage de la vision toujours avec les lunettes mais avec un peu d entrainement a devient facile car on s
15. ait qu on doit faire attention nouveau sans lunettes surprise On se trompe Notre cerveau s tait adapt et il lui faut le temps de revenir ses habitudes ant rieures Installation Jeux de lumi re Tout filtre comme un filtre caf joue un r le s lectif il laisse passer une partie de ce qu il re oit et retient l autre Un filtre de lumi re lui laisse passer la ou les radiation s lumineuse s qui correspondent Sa propre couleur et absorbe ou teint les autres radiations lumineuses 1 manipulation Apr s le faisceau de lumi re blanche gt placer un filtre Couleur du des Lumi re r cup r e filtre s apr s avoir travers le les filtre s Jaune et rouge Jaune et vert verte Jaune et bleu Aucune on voit du noir Rien noir Bleu et rouge Aucune on voit du noir Rien noir On peut en d duire que le jaune est une couleur qui est un m lange de rouge et de vert le bleu le vert et le rouge ne laissent passer que leurs propres couleurs ce sont les couleurs primaires en lumi re Plus le nombre de filtres superpos s augmente et plus l intensit lumineuse diminue geme manipulation l aide des faisceaux de lumi re color e et des miroirs faire superposer ou m langer les faisceaux de lumi res Couleur des faisceaux de Couleur obtenue lumi re superpos s Rouge bleu Magenta rose fushia Rouge vert Bleu vert Cyan bleu turquoi
16. blanc moins le rouge qui correspond au cyan L image fantomatique qui flotte dans notre champ de vision est appel e image r siduelle elle persiste encore quelques instants sur notre r tine apr s avoir cess de regarder l objet et notre cerveau l a projet e l ext rieur On a l impression de voir une couleur qui n existe pas Couleur de C ne fatigu C nes au Couleur Justification l oiseau repos compl mentaire en lumi re Rouge et bleu Blanc Vert magenta Vert et bleu Blanc Rouge cyan B R flexion r fraction diffraction interf rences Installation La baguette magique Sans baguette ni cran Avec baguette ou cran Un projecteur met une image mais on ne la voit pas Comment visualiser cette image SE 1 m thode Placer une feuille un carton un cahier qui sert d cran devant le projecteur La lumi re ne se voit pas on peut visualiser l image seulement si elle est diffus e par un cran On met en vidence la n cessit d un cran pour visualiser une image r elle 2 m thode Agiter plus ou moins rapidement une baguette devant le projecteur Une portion de l image est recueillie sur la baguette et cette image persiste dans l il pendant quelques centi mes de secondes jusqu ce qu une image suivante arrive la r tine de notre il Entre deux images successives le cerveau oublie les crans noirs d o notre impression de voir une image enti re et en continu Pour donner u
17. conf rences ducation v nements Ia m diation scientifique expos s ateliers animations formation Jeux de lumi re Dossier p dagogique Enseignants Cycle 3 D partement Education 2014 Cit des sciences et de l industrie 30 avenue Corention Cariou 75019 PARIS www cite science fr education A EE 1 Liens avec le programme scolaire Comp tences du cycle 3 Pratiquer une d marche scientifique ou technologique Pratiquer une d marche d investigation savoir observer questionner Manipuler et exp rimenter formuler une hypoth se et la tester argumenter mettre l essai plusieurs pistes de solutions e Ma triser des connaissances dans divers domaines scientifiques et les mobiliser dans des contextes scientifiques diff rents et dans des activit s de la vie courante gt Cours l mentaire deuxi me ann e Lumi res et ombres Conna tre les conditions d obtention d une ombre Savoir qu plusieurs sources lumineuses correspondent plusieurs ombres Vocabulaire lumi re ombre cran source lumineuse gt Cours moyen premi re ann e Lumi res et ombres Savoir expliquer la variation de la forme de l ombre d un objet en fonction de la distance source lumineuse objet et de la position de la source lumineuse Mobiliser ses connaissances sur Lumi res et ombres pour expliquer et comprendre le ph nom ne d alternance du jour et de la nuit gt Cours moyen deux
18. e ROV E M Un perroquet turquoise gt Fixe l il du cardinal vert pendant 15 20 secondes puis brusquement regarde la cage Que vois tu dans la cage Barre le capteur qui a travaill et entoure les capteurs rest s au repos M Un cardinal rose Un cardinal vert VERT O Un singe rouge La baguette magique gt Observe l installation le projecteur d image et l espace vide entre les deux barri res sans toucher la baguette Le projecteur fonctionne et pourtant tu ne vois pas d image comme au cin ma Pourquoi Tu peux cocher plusieurs cases O La lumi re n est pas assez intense M Il manque un cran blanc O Tes yeux ne s habituent pas au manque de lumi re de l exposition A gt Place une feuille en plein milieu de l espace Note 4 images que tu as pu voir Un domino un avion une rosace une voiture Au cin ma tu peux voir les images parce que Tu peux cocher plusieurs cases O ilfait noir M il y a un cran qui renvoie la lumi re vers tes yeux M tune fermes pas les yeux M le projecteur fonctionne O les si ges sont confortables b Agite la baguette en plein milieu de l espace Tu vois mieux l image quand A quoi sert la baguette la baguette est agit e J A faire de la magie M A jouer le r le de l cran O A agiter l air M A renvoyer la lumi re M rapidement O lentement Voici une explication La lumi re ne se voit pas elle est invisible sauf quand elle rencontr
19. e de crayons ou de feutres Filtre vert Filtre bleu A CE F lA tar l Filtres jaune et rouge Filtres jaune et vert Filtres jaune et bleu Filtres bleu et rouge WP ni NI A quoi sert le filtre dans cette exp rience Tu peux cocher plusieurs cases O A fabriquer de nouvelles couleurs M A retenir certaines couleurs M A laisser passer sa propre couleur A 55 A laide de miroirs r alise le m lange de deux faisceaux de lumi re color e Le jaune est un m lange De quoi est uelles couleurs as tu fabriqu f Re j a compos e la lumi re jaune Rouge Bleu gt Magenta rose M De rouge et de vert O De rouge et de bleu Vert Bleu gt Cyan turquoise De bleu et de vert D finition En lumi re une couleur primaire est une couleur unique En superposant plusieurs couleurs primaires on peut fabriquer d autres couleurs qui seront donc des m langes Question pour une graine de champion D apr s cette d finition et les exp riences que tu viens de r aliser quelles sont les couleurs primaires en lumi re M rouge rose C turquoise orange M vert M1 bleu jaune Des couleurs disparaissent gt Observe l installation La lumi re re ue par l cran avant ne traverse pas le prisme que vois tu On voit la m me lumi re blanche que la lampe La lumi re re ue par l cran arri re traverse le prisme que vois tu On voit des raies de couleurs comme un arc en ciel
20. e un objet Les objets r fl chissent la lumi re vers nos yeux Pour donner une impression de fluidit du mouvement les images sont projet es au rythme de 24 images par seconde au cin ma 30 images par secondes la t l vision Le miroir de Piotr Kowalski b Trouve un grand miroir dans l exposition et observe ton reflet comme chez toi dans ta salle de bain L ve la main gauche puis le pied droit Que fait ton reflet dans le miroir M Il l ve sa main droite O l ve sa main gauche O I l ve son pied droit M Il l ve son pied gauche b Fais les m mes mouvements devant le miroir de Piotr Kowalski Tu ne peux pas le rater c est un tourniquet de 4 grands miroirs angle droit Que fait ton reflet dans ce miroir trange C Il l ve sa main droite M Il l ve sa main gauche M Il l ve son pied droit O II l ve son pied gauche A 5 Relie l image qui correspond ce que tu observes quand tu es devant un miroir Miroir ordinaire Miroir de Piotr Kowalski comme celui de ta salle de bain miroir angle droit Ton reflet avec le miroir de Piotr Kowalski Ton reflet travers le miroir ordinaire est se M le sym trique de toi m me D le sym trique de toi m me O limage exacte de toi m me v limage exacte de toi m me Voici une explication Un seul miroir inverse notre image et le miroir joue le r le d un axe de sym trie Quand on est face aux deux miroirs chaque miroir retourne l image invers
21. et d finit la nature de la couleur jaune rouge Lorsqu un rayon lumineux traverse un prisme il est d vi en p n trant dans le verre Il est ensuite d vi une seconde fois lorsqu il sort du verre C est cette double r fraction au sein du prisme qui permet la d composition de la lumi re blanche en un magnifique d grad de couleurs appel le spectre de la lumi re blanche En effet les couleurs qui composent la lumi re blanche ne sont pas r fract es exactement selon le m me angle puisqu elles ont des longueurs d onde diff rentes qui s tendent de 380 nanom tres 780 nanom tres pour le A rouge Plus la longueur d onde de la couleur est petite plus cette couleur est r fract e donc d vi e La lumi re rouge est la moins r fract e et la lumi re violette la plus r fract e Remarque Une couleur primaire est une couleur dont le m lange avec les autres couleurs primaires permet de reproduire une grande palette de couleurs visibles Dans la synth se additive l objet lumineux est une source de lumi re primaire source qui cr e sa propre lumi re t l vision ampoule soleil On obtient alors toutes les couleurs que lon veut en m langeant en plus ou moins grande quantit les trois couleurs additives primaires rouge vert et bleu Dans la synth se soustractive l objet lumineux est une source de lumi re secondaire ex ce proc d est utilis en peinture en photographie et en imprimerie
22. gissent comme si cette lumi re tait m lang e Donc la couleur n existe pas c est une sensation qui est influenc e par l environnement proche de l objet Installation L oiseau en cage L il peut distinguer des milliers de couleurs avec des cellules sensibles uniquement au rouge au vert au bleu Ces cellules sont appel es des c nes et sont au nombre de 6 millions par r tine Lorsqu un type de c nes fait d faut la perception des couleurs est imparfaite on parle A 6 alors de daltonisme On dit souvent que les daltoniens confondent le vert et le rouge Plus exactement leur perception du monde des couleurs est tr s loign e de la n tre ils ne per oivent que deux couleurs dominantes mais ils distinguent bien souvent les autres couleurs par des nuances diff rentes Sur la r tine il existe d autres cellules les b tonnets qui permettent de percevoir la luminosit ainsi que le mouvement Choisir en premier le perroquet rouge fixer son il pendant 15 20 secondes puis regarder imm diatement et brusquement vers la cage Quand l il fixe longtemps le rouge les c nes sollicit s et stimul s pour percevoir cette couleur se fatiguent et perdent de leur sensibilit Quand l il rel che l attention sur le rouge en regardant le fond blanc de la cage les c nes verts et bleus sont soudainement suractiv s on per oit l oiseau avec la couleur compl mentaire en lumi re du rouge c est dire le
23. i me ann e Lumi res et ombres Mobiliser ses connaissances sur Lumi res et ombres pour comprendre et expliquer le ph nom ne de phases de la Lune 2 Pr sentation de l exposition Jeux de lumi re est une exposition permanente de la Cit des sciences et de l industrie situ e sur Explora au niveau 2 Le grand r cit de l Univers Jeux de lumi re a A Sur un vaste plateau recouvert de moquette rouge et dans une ambiance feutr e l exposition Jeux de lumi re vous plonge dans le monde fascinant de la vision Vous d couvrirez les propri t s de la lumi re et appr henderez des ph nom nes physiques surprenants sur la formation des images la vision en relief les illusions optiques la perception des couleurs Cette exposition ludique et interactive invite tester une soixantaine d exp riences seuls ou plusieurs Les l ves ont le droit de manipuler l ensemble des installations Chaque exp rience est accompagn e de son mode d emploi et d un commentaire qui la situe dans son contexte scientifique Cette salle d exposition n induit pas de parcours unique La visite s effectue librement en fonction des centres d int r t et de l affluence sur certains l ments il n y a pas de sens impos L exposition est construite autour de trois th mes identifiables sur le plan ci dessous par les couleurs L gende Jeux de lumi re Des couleurs Reflexion r fraction disparaissent
24. n rouge lunettes rouges ou lunettes vertes X B N gt Les arcs en ciel A l aide de la face grav e d un CD tu peux observer le spectre de la lumi re blanche d une lampe de bureau ou du soleil c est dire les couleurs de l arc en ciel gt Refais chez toi un mini miroir de Piotr Kowalski Place deux miroirs de m me taille de fa on perpendiculaire il ne tournera pas mais a marche quand m me Selon la taille des miroirs soit tu places un personnage ou une poup e avec les bras articul s devant soit tu mets devant Dossier r alis par le D partement Education de la Cit des sciences et de l industrie mai 2014 Cr dit des images EPPDCSI A 5
25. ne impression de fluidit du mouvement les images nous sont projet es au rythme de 24 images seconde au cin ma 30 images seconde la t l vision La baguette sert d cran de diffusion pour percevoir l image Installation Le miroir de Piotr Kowalski Impossible de le rater C est un tourniquet de 4 grands miroirs angle droit 1 manipulation Avant tout cherchons non loin du tourniquet un miroir plan ordinaire Devant ce miroir plan levons un bras puis l autre L image refl t e appara t invers e notre geste de la main droite correspond le geste de la main gauche de notre reflet Le miroir joue le r le d axe de sym trie Quand la lumi re r fl chie de notre corps touche le miroir devant nous elle est renvoy e directement et cr e notre image invers e 2 manipulation Devant le miroir de Piotr Kowalski faisons de m me Notre image r fl chie appara t l endroit Au geste de notre main droite correspond le geste de la main droite de notre reflet 3 manipulation faire deux Un l ve A se regarde dans les miroirs tournants et un autre B est derri re A B sans rien dire pointe du doigt l oreille que doit se gratter Naturellement A se grattera l oreille oppos e car il est comme tout le monde habitu se regarder dans un miroir ordinaire Quand on est face aux deux miroirs chaque miroir retourne l image invers e de l un vers l autre et notre reflet est red
26. per la baguette noire Sans les lunettes Alors Avec les lunettes sur ton nez Alors O J ai attrap une baguette noire J ai attrap une baguette noire J ai attrap une baguette blanche J ai attrap une baguette blanche A Toujours avec les lunettes mais avec un peu d entra nement Alors A nouveau sans lunettes Alors O J ai attrap la baguette noire O Facile je m habitue aux lunettes ne O J ai attrap une baguette blanche J J attrape toujours une baguette blanche Voici une explication Quand on porte ces lunettes pour la premi re fois on attrape la baguette d c t car ce sont des lunettes pour voir dans les coins des lunettes pour voir de travers Donc ta vision est d cal e Avec un peu d entrainement a devient facile car notre cerveau a compris qu il doit faire attention A nouveau sans lunettes surprise On se trompe Notre cerveau s tait adapt et il lui faut le temps de revenir ses anciennes habitudes la normalit Jeux de lumi re Le savais tu La lumi re blanche du soleil ou d une lampe porte en elle toutes les couleurs C est le math maticien physicien et astronome anglais Isaac NEWTON 1642 1727 qui a avanc cette id e surprenante en 1669 gt Place un ou deux filtres de couleur sur les faisceaux de lumi re blanche Rajoute la couleur de la lumi re observ e apr s avoir travers le ou les filtre s sur chaque sch ma l aid
27. re color e la perception de cette couleur d pend de l il qui la re oit On voit avec le cerveau qui interpr te l image re ue par l il La couleur n existe pas c est une sensation Le cerveau peut cr er le mouvement Les illusions d optique ne sont pas des erreurs de notre il mais des cr ations de notre cerveau qui habitu traduire les sensations d une certaine mani re et recevant un message nouveau l interpr te de fa on erron e Cette exposition int resse beaucoup les l ves petits et grands mais souvent ils passent vite d une installation une autre sans approfondir les ph nom nes pr sent s Nous vous conseillons quatre temps importants lors de votre visite gt Pr sentation g n rale et rapide de l exposition aux l ves par un adulte leur pr ciser qu ils doivent rester dans l espace d limit par la moquette rouge que chaque installation porte un nom et un panneau d explication de l exp rience effectuer et du ph nom ne qu ils sont autoris s manipuler toutes les installations de l exposition qu ils ont le droit de prendre des photos gt Visite d couverte libre Les l ves d couvrent par eux m me l exposition seul ou en groupe pendant un temps d fini par l enseignant et ne devrait pas d passer 30 minutes gt Travail en autonomie sur quelques installations cibl es dans les livrets L enseignant regroupe les l ves par 3 ou 4 et chaque g
28. ress Ce miroir nous renvoie une image fid le ce que nous sommes Nous nous voyons tels que les autres nous voient travers le reflet d un reflet La r flexion est le ph nom ne par lequel la NOTA ne An Rayon incident ayon r fl chi lumi re change brusquement de direction au moment o elle rencontre la surface qui s pare deux milieux diff rents eau air air plastique l On peut comparer ce ph nom ne une balle qui rebondit sur un mur Lorsque la surface est plane lisse et brillante comme un miroir le rayon di lumineux est r fl chi selon le m me angle que Point d incidence l angle d incidence Installation Le ressort intouchable Un fant me de ressort plus vrai que nature Essayons d attraper le ressort Ce n est pas l objet ressort qu on attrape mais son image qui est de la lumi re et donc insaisissable Dans la bo te le ressort le vrai est clair par une lampe La lumi re renvoy e par le ressort se r fl chit sur le miroir Gr ce la forme concave du miroir la lumi re diffus e par chaque point du ressort converge en un point unique cf sch ma ci dessus L ensemble de ces points donne une image du ressort Notre cerveau ne fait pas la diff rence entre la lumi re diffus e directement par le ressort ou la lumi re du ressort r fl chie par le miroir concave notre cerveau est dup Installation Le miroir anti gravit II faut cacher la moiti de son corps
29. roupe choisit son livret d activit Le travail se fait en autonomie et ne doit pas d passer 30 minutes gt Restitution du travail Cette tape peut se faire dans l exposition ou au retour en classe 4 Pour compl ter votre visite gt Exposition la Cit des sciences et de l industrie Ombres et lumi re Expo 5 12 ans Jusqu en janvier 2015 Explorez l univers trange et po tique du Professeur Ombre la visite de sa villa est l occasion pour les enfants de manipuler l ombre et d en d couvrir la richesse et la po sie Une exposition con ue avec le Centre Georges Pompidou http www cite sciences fr francais ala cite expositions ombres lumieres index f exposition enfant htm 8 gt Sitographie Universcience TV Voici une s rie de reportages sur la lumi re et la couleur r alis s par Alain Secret m diateur scientifique de la Cit des sciences et de l industrie http www universcience tv categorie alain et les couleurs 581 html Un arc en ciel notre port e Ce document propose l enseignant d avoir des compl ments d informations sur les ph nom nes physiques et des activit s faire en classe avec les l ves autour du th me de l arc en ciel Un arc en ciel notre port e CLS du Saguenay Lac Saint Jean CLE Science l cole Ce site pr sente un document p dagogique comment destination de la formation des enseignants con u pour l op ration L unive
30. rs port e de main sous l gide du Minist re de l Education Nationale et de la Recherche http www ac nice fr clea lunap html Couleurs CoulEnBref html http www ac nice fr clea lunap html Couleurs CoulApprof html France 5 Ce site propose aux enseignants des activit s en ligne r aliser en classe avec les l ves notamment sur le th me de la lumi re http education francetv fr sithe sithe10965 index htm htto education francetv fr videos fabriquer un dispositif pour produire un arc en ciel v110417 La main la p te Ce document propose l enseignant d avoir des compl ments d informations sur les ph nom nes physiques et des activit s faire en classe avec les l ves autour du th me des miroirs LC188 miroirs site La main la p te Image et miroir 10 fiches d activit s faire avec les l ves en classe sont propos es Image et miroir gt Bibliographie Les ouvrages qui suivent sont disponibles la biblioth que de la Cit des sciences et de l industrie BSI Le labo des sons et des lumi res exp riences de physique hautes en couleur et en musique Paroles d Alain Schuhl et orchestration visuelle d H l ne Maurel 2010 Editions le Pommier Paris 95p c est un ouvrage ludique con u pour jeunes qui propose des activit s manuelles et des d finitions claires afin de d couvrir et comprendre les notions sur le th me du son et de la lumi re A La couleur
31. se Rouge bleu On peut en d duire qu on peut fabriquer la lumi re blanche en superposant les couleurs de arc en ciel ou plus simplement les 3 couleurs primaires en lumi re Rouge Vert et Bleu La luminance accro t avec le nombre de radiations superpos es Le blanc est au maximum de luminosit et le noir au minimum Installation Des couleurs disparaissent 1 manipulation Le spectre raies color es qui forment un arc en ciel visible sur l cran arri re provient de la lumi re blanche qui s est d compos e apr s avoir travers le prisme On peut donc conclure que la lumi re blanche est compos e de toutes les couleurs de l arc en ciel Les l ves doivent bien comprendre que toutes les couleurs de l arc en ciel sont toujours contenues dans la lumi re blanche lumi re du soleil lumi re d une ampoule mais il faut la faire passer travers un prisme une goutte d eau ou la faire r fl chir sur la face grav e d un CD pour observer la d composition Le prisme est un syst me optique taill dans un milieu transparent comme le verre ou le plexiglas constitu de 3 faces planes rectangulaires et de deux faces planes triangulaires parall les On le sch matise par un triangle Lurni re blanche TSUgE Diang f Jaun a 7 Wa di Biau imdig o Wiolet 2 manipulation Apr s le prisme donc sur le spectre placer un filtre Couleur du des filtre s Lumi re r cup r e apr
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