Fabriquer une ombre
Dans la pièce sombre, une petite lampe éclaire une balle : la balle a un côté lumineux et un côté sombre… et sur l’écran derrière elle, une grande tache noire apparaît. DEUX ombres pour un seul objet — d’où viennent-elles ?
L'essentiel
Quand une lampe éclaire un objet, il y a deux ombres. L'ombre propre, c'est le côté sombre de l'objet, celui qui n'est pas tourné vers la lampe. L'ombre portée, c'est la tache sombre que l'objet dessine sur le mur ou par terre.
On les trouve en traçant les rayons qui partent de la lampe. Si on déplace la lampe, l'ombre portée change de forme et de place.
L'idée à retenir
Quand une source ponctuelle éclaire un objet opaque, deux ombres se forment. L’ombre PROPRE est la partie de l’objet lui-même qui n’est pas éclairée (sa face non tournée vers la source). L’ombre PORTÉE est la zone sombre que l’objet projette sur un écran (le mur, le sol). On les construit en traçant les rayons issus de la source : ceux qui frôlent les bords délimitent le cône d’ombre — tout repose sur la propagation rectiligne.
Comment ça marche, étape par étape
- LES DEUX OMBRES — la lampe éclaire la balle, et deux zones sombres apparaissent. Sur la balle elle-même, la face qui ne regarde pas la lampe reste noire : c’est l’ombre PROPRE. Sur l’écran derrière, la balle empêche la lumière d’arriver : la tache sombre est l’ombre PORTÉE. Deux ombres, deux endroits — ne les confonds jamais : l’une est SUR l’objet, l’autre SUR l’écran.
- LA GÉOMÉTRIE — pourquoi cette forme ? Trace les rayons qui partent de la source : ils vont TOUT DROIT. Ceux qui frôlent les bords de la balle délimitent un volume que la lumière ne peut pas atteindre : le CÔNE D’OMBRE. L’ombre portée, c’est l’endroit où ce cône rencontre l’écran. La propagation rectiligne du chapitre explique la forme nette de l’ombre — c’est elle qui dessine.
Comprendre
Lorsqu'une source de lumière assez petite (dite ponctuelle, comme une petite lampe) éclaire un objet opaque, la lumière ne traverse pas l'objet et ne le contourne pas : elle est arrêtée. Cela crée deux zones d'ombre bien distinctes. La première est l'ombre propre : c'est la partie de l'objet lui-même qui n'est pas éclairée, la face qui n'est pas tournée vers la source.
Un ballon éclairé d'un côté a ainsi une moitié éclairée et une moitié sombre : cette moitié sombre est son ombre propre. La seconde est l'ombre portée : c'est la zone sombre que l'objet projette sur un écran placé derrière lui — le mur, le sol, une feuille. Là, l'objet empêche la lumière d'arriver, ce qui dessine une tache sombre.
Pour construire ces ombres, on utilise le modèle du rayon lumineux : on trace les rayons partant de la source ; ceux qui frôlent les bords de l'objet délimitent une région appelée cône d'ombre, et l'ombre portée est l'endroit où ce cône rencontre l'écran. Toute la construction repose sur la propagation rectiligne de la lumière. Enfin, la forme, la taille et la position de l'ombre portée dépendent de la position de la source : si l'on abaisse la source, l'ombre s'allonge ; si on la déplace sur le côté, l'ombre se déplace de l'autre côté.
C'est ce que l'on observe avec le Soleil, qui allonge nos ombres le matin et le soir.
Le cours
Quand une source ponctuelle éclaire un objet opaque, la lumière se propageant en ligne droite est arrêtée par l'objet, ce qui forme deux ombres. L'ombre propre est la partie de l'objet qui n'est pas éclairée : c'est la face de l'objet non tournée vers la source. L'ombre portée est la zone sombre que l'objet projette sur un écran situé derrière lui (le sol, un mur) : à cet endroit, l'objet empêche la lumière d'arriver.
Pour construire ces ombres, on applique le modèle du rayon lumineux : on trace les rayons issus de la source ; les rayons qui frôlent les bords de l'objet délimitent le cône d'ombre, et l'ombre portée correspond à l'intersection de ce cône avec l'écran. Cette construction n'est possible que parce que la lumière se propage en ligne droite et ne contourne pas l'objet. La forme, la taille et la position de l'ombre portée dépendent de la position de la source par rapport à l'objet : abaisser la source allonge l'ombre, déplacer la source sur le côté déplace l'ombre du côté opposé.
On l'observe chaque jour avec le Soleil : nos ombres sont longues le matin et le soir, courtes à midi. Comprendre l'ombre propre et l'ombre portée permettra ensuite d'expliquer les éclipses, qui sont des ombres à l'échelle du ciel.
Vois cette notion fonctionner : la scène animée, plan par plan →
Les erreurs fréquentes
- L'ombre propre et l'ombre portée, c'est la même chose.
- L'ombre propre est sur l'objet lui-même (sa face non éclairée) ; l'ombre portée est sur l'écran, derrière l'objet (la tache sombre projetée sur le mur ou le sol). Ce sont deux zones différentes.
- L'ombre portée d'un objet garde toujours la même forme et la même longueur.
- La forme, la taille et la position de l'ombre portée dépendent de la position de la source : abaisser la source allonge l'ombre, la déplacer déplace l'ombre. C'est pourquoi nos ombres au Soleil sont longues le matin et courtes à midi.
Tu maîtrises la notion si…
- Distinguer l'ombre propre (partie non éclairée de l'objet) de l'ombre portée (zone sombre sur l'écran).
- Construire l'ombre portée en traçant les rayons issus d'une source ponctuelle (cône d'ombre) et relier cette construction à la propagation rectiligne.
- Expliquer que la forme et la position de l'ombre portée dépendent de la position de la source.
Vérifie que tu as compris
Comment appelle-t-on la zone sombre qu'un objet éclairé projette sur un mur situé derrière lui ?
Réponse L'ombre portée
L'ombre portée est la zone sombre projetée sur un écran (mur, sol). L'ombre propre, elle, est la partie non éclairée de l'objet lui-même.
Ton ombre au sol est longue le matin et courte à midi. De quoi dépend sa longueur ?
Réponse De la position du Soleil dans le ciel
La forme et la longueur de l'ombre portée dépendent de la position de la source. Le matin, le Soleil est bas et l'ombre s'allonge ; à midi, il est haut et l'ombre est courte.
Comment appelle-t-on la partie d'un objet éclairé qui n'est pas éclairée (sa face non tournée vers la lampe) ?
Réponse L'ombre propre
L'ombre propre est la partie non éclairée de l'objet lui-même. À ne pas confondre avec l'ombre portée, qui est la zone sombre projetée sur un écran (mur, sol) derrière l'objet.
S'entraîner sur cette notion
La scène s'anime pas à pas, la mascotte t'explique, puis tu t'entraînes. Gratuit pour commencer.
Ouvrir cette scène dans Azulma →Les quatre étapes pour maîtriser cette notion
La tache sombre sur le mur : l’ombre PORTÉE.
La zone sombre projetée sur un écran situé derrière l’objet (le mur, le sol) est l’ombre PORTÉE. L’ombre propre, elle, est sur l’objet lui-même : sa face non éclairée.
Les deux ombres sont là — ici, c’est la DISTANCE de la lampe qui change.
L’ombre propre est la partie de l’objet qui n’est pas éclairée — sa face non tournée vers la lampe. L’ombre portée est la zone sombre projetée sur l’écran derrière lui. Et si tu déplaces la lampe, l’ombre portée change : rapprochée, le cône s’ouvre et l’ombre grandit.
Les rayons qui frôlent les bords tracent le cône d’ombre.
Trace à la règle les rayons qui partent de la lampe et frôlent les bords de la balle : ils délimitent le cône d’ombre, et l’ombre portée est la zone de l’écran où la balle empêche la lumière d’arriver. La construction repose sur la propagation rectiligne : la lumière va tout droit et ne contourne pas la balle.
Soleil bas → rayons rasants → ombre très longue.
La longueur de l’ombre portée dépend de la position de la source — ici le Soleil. Le matin, il est bas : ses rayons arrivent presque de côté et l’ombre s’allonge énormément. À midi, il est haut : ses rayons tombent presque à la verticale et l’ombre raccourcit.
Dans le même chapitre
Voir tout le chapitre « La lumière : sources et propagation » →