Pourquoi une ombre change-t-elle de taille ?

L’ombre raconte une position

Une ombre apparaît lorsqu’un objet opaque intercepte une partie de la lumière. Sur un mur ou une feuille, sa taille dépend de celle de l’objet et des positions de la source, de l’objet et de l’écran. La Fondation La main à la pâte décrit ces relations dans sa séquence sur les ombres et la lumière.

Avec une petite lampe et un écran qui restent fixes, rapprocher un carton de la lampe agrandit généralement son ombre sur l’écran. Le carton, lui, ne grandit pas. Il faut conserver sa même orientation pour pouvoir comparer.

Faire un essai que l’on peut comparer

Avec un adulte, utilisez une lampe de poche LED à piles et un morceau de carton. Posez la lampe sur une marque A et l’écran sur une marque B. Gardez ces positions fixes et le carton dans la même orientation. Dessinez son ombre à une première position, puis avancez seulement le carton vers la lampe et dessinez le nouveau contour sur la même feuille. Écrivez « plus loin de la lampe » et « plus près de la lampe » à côté des essais correspondants. Mesurez la même dimension sur les deux contours si leurs bords sont assez nets. La fiche associée permet de noter une prévision et les mesures réellement obtenues.

N’utilisez ni laser ni flamme, et ne dirigez pas la lampe vers les yeux. Les découpes sont préparées par l’adulte. Si l’ombre est floue, décrivez cette difficulté : une observation honnête vaut mieux qu’un nombre inventé.

Si vous ne voyez pas de contour clair, réduisez la lumière ambiante et vérifiez que le carton reste entre la lampe et l’écran. Fixez mieux l’écran s’il bouge. Si deux ombres apparaissent, cherchez si une autre lampe éclaire aussi l’objet. Changez un seul élément entre deux essais, puis notez ce qui s’est réellement passé, même si le résultat n’est pas celui que vous aviez prévu.

La question à discuter

Pico voit une grande ombre et affirme que l’objet est immense. A-t-il assez d’informations ? Non : un petit objet proche d’une lampe peut produire une grande ombre. Propose à Pico de vérifier la taille de l’objet et sa position avant de conclure.

L’expérience décrite utilise une lampe proche. Les ombres produites par le Soleil demandent de tenir compte d’un autre montage ; ne transposez pas directement toutes les distances de cette manipulation au ciel.