Pour qu'un objet soit visible, il faut que plusieurs conditions soient réunies. La position de l'objet par rapport à la source de lumière définit plusieurs types d'ombres.
La visibilité des objets
Pour qu'un objet, transparent ou opaque, soit visible, il faut qu'il soit éclairé et qu'une partie de la lumière qu'il diffuse arrive jusqu'aux yeux d'un observateur.
Les corps opaques et transparents
Les corps transparents laissent passer la lumière contrairement aux corps opaques.
Corps transparent
Un corps transparent est un corps qui laisse passer la lumière.
Le verre est un matériau transparent, car il laisse passer la lumière.
Corps transparent
Corps opaque
Un corps opaque est un corps qui ne laisse pas passer la lumière.
Le carton est un matériau opaque, car la lumière ne peut pas passer à travers.
Corps opaque
Les conditions de visibilité des objets
Un objet est visible s'il est éclairé et qu'une partie de la lumière qu'il diffuse arrive jusqu'aux yeux d'un observateur.
Pour qu'un objet soit visible, trois conditions doivent être réunies :
- L'objet doit être éclairé par une source de lumière.
- L'objet doit diffuser une partie de la lumière reçue.
- Une partie de la lumière diffusée par l'objet doit arriver jusqu'à nos yeux.
Pour l'observateur, la pomme est visible car :
- Elle est éclairée par une lampe.
- Elle diffuse la lumière.
- Une partie de la lumière qu'elle diffuse est captée par son œil.
Conditions de visibilité
La formation des ombres
Sur un objet, la zone éclairée est située face à la source de lumière, et l'ombre propre située du côté opposé à la source de lumière. Sur un écran, l'ombre portée est la partie qui ne reçoit pas de lumière, elle est dans le cône d'ombre.
La zone éclairée et la zone d'ombre
Lorsque la lumière émise par une source ponctuelle rencontre un corps opaque, on peut distinguer une zone éclairée et une zone d'ombre.
Source ponctuelle
Une source est ponctuelle si elle est assez petite ou éloignée pour considérer que la lumière qui nous parvient ne part que d'un point précis.
Une lampe de poche éclairant un objet éloigné est considérée comme une source ponctuelle.
Source étendue
Une source est étendue si la lumière qui nous parvient provient de plusieurs points de sa surface.
Le Soleil est considéré comme une source étendue : la lumière qui nous parvient provient de plusieurs points de sa surface.
Zone éclairée
La zone éclairée est la zone de l'objet éclairée par la source ponctuelle.
Le côté d'un objet qui fait face à une source lumineuse est dans la zone éclairée.
Zone éclairée
Zone d'ombre
Une zone d'ombre est une zone depuis laquelle l'observateur ne voit pas la source de lumière.
En cachant la source lumineuse, un corps opaque crée une zone d'ombre derrière lui.
Zone d'ombre
Un observateur qui se trouve dans la zone éclairée voit la source, parce qu'il reçoit la lumière qu'elle émet et celle-ci, alors qu'un observateur situé dans la zone d'ombre ne voit pas la source car il ne reçoit pas de lumière.
Lors d'une éclipse de Soleil, les observateurs qui sont dans le cône d'ombre de la Lune ne la voient pas.
Éclipse de Soleil
L'ombre propre, l'ombre portée et le cône d'ombre
La partie d'un objet éclairé qui ne reçoit pas de lumière est l'ombre propre. Le cône d'ombre derrière un objet éclairé délimite son ombre portée sur un écran.
Ombre propre
L'ombre propre est la zone de l'objet qui ne reçoit pas de lumière.
L'ombre propre est la zone de l'objet qui n'est pas éclairée.
Ombre propre
Ombre portée
L'ombre portée est la partie d'un écran qui n'est pas éclairée, car un objet opaque empêche la lumière de l'atteindre.
L'ombre portée est la zone de l'écran qui n'est pas éclairée.
Ombre portée
Cône d'ombre
Le cône d'ombre est la zone de l'espace, derrière un objet opaque, qui n'est pas éclairée.
Cône d'ombre
Un observateur placé dans le cône d'ombre ne voit pas la source de lumière, aucun rayon lumineux ne peut atteindre son œil.