Banc avec luxmètre – matériaux transparents, translucides et opaques, réflexion et loi en inverse du carré
PhysiqueOscillations et ondes16–17 ans
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Connectez-vous pour lancerUn TP virtuel avec une lampe, un porte-échantillon et un luxmètre. Sur l'écran Matériaux, éclairez du verre transparent, du verre dépoli, du papier calque, du carton blanc et noir, du papier brillant, un miroir et des filtres colorés, et faites tourner le capteur autour de l'échantillon pour mesurer la lumière transmise et réfléchie et distinguer réflexion spéculaire et réflexion diffuse. Sur l'écran Distance, éloignez le capteur d'une petite lampe pour tester la loi en inverse du carré, avec soustraction du fond, tableau de mesures et graphiques linéarisés.
Leçon : Transmission, réflexion et absorption de la lumière ; matériaux transparents, translucides et opaques ; réflexion spéculaire et diffuse ; filtres colorés ; loi en inverse du carré pour une source ponctuelle
Ce qu’elle montre
Quand la lumière rencontre un matériau, une partie est transmise, une partie est réfléchie et le reste est absorbé. Les matériaux transparents laissent passer la lumière en ligne droite, les translucides la diffusent et les opaques n'en transmettent pas. Les surfaces lisses et brillantes réfléchissent la lumière dans une seule direction (réflexion spéculaire), tandis que les surfaces rugueuses et mates la renvoient dans toutes les directions (réflexion diffuse). Un filtre coloré transmet surtout sa propre couleur. La lumière d'une petite lampe se répartit sur une sphère, donc l'éclairement diminue comme le carré de la distance : E = I/r². Un luxmètre mesure l'éclairement en lux.
Mode d’emploi
Sur Matériaux, choisissez un Échantillon, réglez Capteur sur Derrière (transmise) ou Devant (réfléchie), puis modifiez Angle φ ou faites glisser le capteur autour de l'échantillon ; appuyez sur Enregistrer. Enregistrez le support vide à φ = 30° comme I₀, et décochez Lampe allumée pour enregistrer le fond. Sur Distance, réglez Distance r ou faites glisser le capteur, appuyez sur Enregistrer à plusieurs distances et choisissez un Graphique pour tester la loi en inverse du carré.
Paramètres modifiables
- Écran Matériaux : transmission et réflexion, Distance : loi en inverse du carré
- Échantillon sur le support Aucun échantillon (support vide), Verre transparent, Verre dépoli, Papier calque, Carton blanc (mat), Carton noir (mat), Papier blanc brillant, Miroir plan, Filtre rouge, Filtre vert, Filtre bleu
- Second filtre derrière l'échantillon Aucun, Rouge, Vert, Bleu
- Position du capteur Derrière l'échantillon (lumière transmise), Devant l'échantillon (lumière réfléchie)
- Angle du capteur par rapport à la normale φ 0–85 °
- Éclairage de la salle allumé
- Distance de la lampe au capteur r 0,1–1 m
- Intensité lumineuse de la petite lampe I 10–100 cd
Questions à explorer
- Pourquoi un miroir donne-t-il une grande valeur à un seul angle, alors que le carton blanc donne une petite valeur à tous les angles ?
- Que devient la mesure quand vous superposez un filtre rouge et un filtre vert, et pourquoi ?
- Si vous doublez la distance à la lampe, par quel facteur la mesure change-t-elle, et pourquoi ?
