Cette expérience met en avant le phénomène de diffusion de la lumière blanche, cela explique le changement de couleurs du ciel.
Difficulté
Facile
Durée
15 minute(s)
Disciplines scientifiques
Optique, Physique
Introduction
Nous avons toute et tous déjà observé un lever ou un coucher de soleil, le ciel devenant rouge-orange. Alors que le ciel est bleu ou gris en journée. Quel est l’origine de ce phénomène ?
- Matériel et outils
Cuillère 
Une cuillère est un couvert de table ou de cuisine en acier inoxydable. Elle est constituée d'une partie creuse et concave appelée "cuilleron" reliée à un manche.
Paire de ciseaux 
Outil tranchant qui permet de couper divers matériaux.
Ruban adhésif 
Un ruban adhésif ou papier collant (Belgique) est un ruban recouvert de substance adhésive. Il se présente généralement sous la forme d'un rouleau dont la face externe est non adhésive. Il est utilisé notamment pour lier des objets entre eux ou simplement pour recouvrir un objet d'un film protecteur.
Carton 
Le terme carton désigne certains types de papiers généralement caractérisés par une rigidité, une épaisseur et/ou un grammage relativement élevés ; cependant, la distinction peut être faite en fonction des caractéristiques et de l’emploi. Par exemple, certains matériaux cannelés légers sont considérés comme des cartons alors que les feuilles de papier buvard ou certains supports artistiques à fort grammage sont considérés comme des papiers.
Lampe 
Une lampe torche ou lampe de poche est un appareil électrique portable produisant de la lumière. Celle-ci peut être générée par une ampoule située au foyer d'un miroir concave, ou, de plus en plus fréquemment, par des LED, aussi puissantes et plus économes .
Lait 
Le lait est un liquide biologique comestible généralement de couleur blanchâtre produit par les glandes mammaires des mammifères femelles. Riche en lactose, il est la principale source de nutriments pour les jeunes mammifères avant qu'ils puissent digérer d'autres types d'aliments. Le lait en début de lactation, de couleur jaunâtre, présente une composition différente et est appelé colostrum. Il porte les anticorps de la mère, réduisant ainsi le risque de nombreuses maladies chez le nouveau-né, et contient de nombreux autres nutriments indispensables.
Saladier 
Un saladier est un récipient de grande taille utilisé pour servir la salade. On peut également l'utiliser, par exemple, pour battre des œufs en neige. Il peut être en terre cuite, faïence, cristal taillé ou, de nos jours, en verre ou en matières plastiques.
Pièce sombre
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Endroit dépourvu de lumière.
Étape 1 - Réunir le matériel
- Lait
- Saladier
- Lampe de poche (téléphone portable)
- Carton
- Paire de ciseaux (fiche MATÉRIEL à compléter)
- Ruban adhésif
- Pièce sombre
- Cuillère
Étape 2 - Remplir le saladier
- Remplir le saladier d’eau du robinet
- Verser quelques gouttes de lait dans l’eau du saladier afin que l’eau se trouble légèrement
- Mélanger le liquide avec une cuillère
Étape 3 - Mise en place du carton
- Faire un trou dans le carton à l’aide de la paire de ciseaux
- Fixer le cache (carton avec le trou) devant l’ampoule de la lampe torche avec du ruban adhésif
Étape 4 - Installer le dispositif
- Faire le noir dans une pièce, en éteignant les lumières, fermer la porte, les volets
- Allumer la lampe de poche
- Positionner la lampe allumée vers le saladier, pour que les deux soient collés
Étape 5 - Observations
- Observation horizontale, en regardant la lumière qui parvient de l’autre côté du saladier.
- Observation verticale en se positionnant au-dessus du saladier
- Qu'est ce qu'on observe ?
- La couleur du liquide est- elle toujours blanchâtre, comme au début ?
Comment ça marche ?
Observations : que voit-on ?
La lumière de la lampe était blanc-jaune au départ, la voilà rouge orangé après avoir traversé
le saladier ! Et si l’on regarde le liquide par-dessus, des reflets bleus apparaissent.
Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?
Si la pièce pas assez noire, on ne verra pas bien la différence de couleur.
Attention à ne pas mettre trop de lait, si l’eau est opaque vous ne verrez rien.
Veillez à bien positionner la lampe par rapport au saladier pour que le rayon de lumière traverse le liquide dans le saladier.
Ainsi il faut mettre suffisamment d’eau et seulement quelques gouttes de lait !
Explications
La lumière de la lampe de poche est une lumière blanche constituée de toutes les couleurs de l’arc-en-ciel.
Dans le saladier, la lumière traverse le liquide. Certaines couleurs continuent en ligne droite, alors que d’autres sont déviées par de minuscules gouttes de lait présentes dans l’eau.
Le violet, le bleu et le vert sont déviés en premier, c’est pourquoi on les voit en se positionnant au-dessus du saladier. Les couleurs jaunes, orange et rouge traversent plus facilement les gouttelettes de lait ce qui explique la couleur rouge/orangée visible lors de l’observation en face de la lampe de poche.
Plus d'explications
La lumière blanche est constituée de différentes couleurs d’ondes diverses. Ainsi les ondes les plus courtes sont déviées en premier et les plus longues ne le sont presque pas comme le rouge. La lumière blanche décomposée forme un spectre de couleur équivalent à l’arc en ciel allant du violet/bleu au rouge.
Applications : dans la vie de tous les jours
La lampe de poche représente le Soleil et le liquide eau/lait, l’atmosphère. Les rayons du Soleil contiennent donc toutes les couleurs de l’arc-en ciel. Les couleurs ne sont pas diffusées de la même manière en traversant l’atmosphère. Plus « l’épaisseur » d’atmosphère est importante, plus la couleur visible sera rouge comme le matin quand le soleil se lève ou le soir quand il se couche. Les rayons violets, bleus et verts sont toujours émis par le Soleil, mais trop diffusés pour être visibles de la Terre. La diffusion de ces rayons est comparable à leur dispersion dans plusieurs directions.
En milieu de journée, le rayon traverse plus rapidement l’atmosphère donc on voit du bleu. Le violet est très peu présent dans la lumière du Soleil, c’est pour cela que le ciel est bleu et pas violet.
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Si vous avez aimez cette expérience, il en existe une autre similaire qui met en avant la dispersion de la lumière. Vous la trouverez en tapant « Lumière : dispersion de la lumière » sur Wikidébrouillards.Lumière : dispersion de la lumière
Éléments pédagogiques
Objectifs pédagogiques
- Comprendre la décomposition de la lumière
- Comprendre les variations de couleurs du ciel
Pistes pour animer l'expérience
- Commencer l’expérience le matin, afin de pouvoir observer le lever du soleil (plutôt vers la fin) avec les enfants. Leur demander comment il voit le ciel pendant la journée quand il fait beau. Pourquoi cette différence de couleur, les faire réfléchir ? (45 minutes)
- Retourner dehors, vérifier la couleur du ciel (une fois le lever de Soleil terminé). Pour ensuite aborder l’expérience avec des images réelles en tête.
- Petite pause avec de commencer la mise en place, manipulation. (10 minutes).
- Groupe de 3 enfants dans l’idéal.
Sources et ressources
Livre "Les expériences clés des Petits Débrouillards, Albin-Michel jeunesse. Edition juillet 2014"
Dernière modification 1/04/2021 par user:Sarra.
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