Les rayons lumineux : enquête de surfaces

• Préparer le matériel (verres d’eau, miroir, cahiers d’observation et crayons)
• Facultatif : appareil photo ou tablettes (pour l’activité ‘photo’)

Amorce (10 minutes)

Pour débuter l’activité, l’enseignant rassemble les élèves en plénière. Il demande aux élèves:

• Qu’est-ce qui nous permet de voir dans le noir ?
• Quelles sont les différentes sources de lumière ?
• Comment se comportent les rayons de lumière, les rayons du soleil, par exemple ?

L’enseignant recueille les réponses des élèves et explique que lorsqu’un rayon de lumière arrive à une surface, il est soit absorbé (par exemple sur nos vêtements ou sur l’asphalte), soit réfléchi, (comme sur une surface de métal) ou encore réfracté (comme à travers une vitre ou un verre d’eau).

Déroulement (50 minutes)

• La réfraction est le phénomène souvent le moins bien compris. L’enseignant demande aux élèves d’observer à l’extérieur autour d’eux pour trouver des surfaces où la lumière est réfractée. Ensuite, il explique et demande aux élèves de noter la définition dans leur cahier d’observation (voir ‘Matériel’) qu’il y a réfraction lorsque le rayon de lumière rencontre une surface ou une matière translucide qui freine la lumière, ce qui fait dévier le rayon de sa trajectoire.
• L’enseignant divise la classe en équipes de trois ou quatre élèves et donne à chaque équipe un verre à remplir avec de l’eau. Puis, il leur demande de choisir un objet parmi ceux qu’il leur propose (ex: un crayon, une pièce de monnaie, etc.) à plonger dans le verre d’eau. Il demande alors aux élèves de noter leurs observations sur le comportement du rayon lumineux et sur la déformation de l’objet dans le verre dans leur cahier d’observation (schéma).
• Ensuite, l’enseignant regroupe la classe à nouveau et sort un miroir assez grand (ou utilise une autre surface où il est facile d’observer le phénomène de réflexion). Il explique ce qu’est la réflexion et demande aux élèves de noter dans leur cahier d’observation (voir ‘Matériel’) le comportement d’un rayon lumineux réfléchi et de faire un schéma.
• Les élèves réalisent ensuite l’enquête de surfaces : ils doivent trouver 4 surfaces à l’extérieur qui réfléchissent et/ou réfractent la lumière. Ils prennent leurs notes dans le cahier d’observation (voir le document dans ‘Matériel’).

Facultative : activité ‘photo’ (~15 à 30 minutes)

• Montrer de nouveau le miroir et expliquer que les rayons lumineux rebondissent sur celui-ci à un angle égal à celui avec lequel il sont arrivés.
• Demandez à deux élèves de se placer de part et d’autre du miroir (voir ce schéma). Chaque élève doit voir l’autre dans le miroir, mais ne doit pas voir son propre reflet. Un élève par ‘groupe’ prend une photo de l’autre groupe dans le miroir.
• Si vous avez plusieurs miroirs et plusieurs appareils photos ou tablettes, les élèves peuvent expérimenter la façon dont les rayons lumineux sont réfléchis par le miroir et prendre différentes photos.
• Vous pouvez aussi prolonger l’activité en demandant aux élèves de jouer avec le cadrage (par exemple prendre des photos où on ne voit pas la tête, ou on voit seulement une moitié verticale du corps, etc). Les élèves peuvent aussi prendre des photos représentant les phénomènes de réflexion ou de réfraction (ex: reflet d’un arbre dans un flaque, gouttes d’eau réfléchissant la lumière, etc). Créer une galerie virtuelle des photos prises.
• Après l’enquête de surfaces, de retour en classe, on peut visionner une vidéo sur les arcs-en-ciel (voir lien dans ‘Matériel’), un phénomène relié à la réfraction.

• Un cahier d’observation par élève (une page recto-verso noir et blanc) et planchettes à pinces
• Crayons pour prendre des notes
• 1 verre d’eau par équipe de 3-4 élèves
• Petits objets non-flottants (ex: roches, crayons) à plonger dans le verre d’eau.
• Un grand miroir (si aucune surface réfléchissante à proximité).
• Lien pour la vidéo sur les arcs-en-ciel pour clôturer l’activité: https://ici.tou.tv/explique-moi-ca/S01E14?lectureauto=1

Facultatif: petits miroirs et appareil(s) photos ou tablettes si on veut prendre les phénomènes en photo.