Cette animation reprend une expérience que vous pouvez reproduire chez vous ou en classe.
Une boîte en carton est percée d'un trou pour y glisser une lampe. Les côtés sont tous noirs pour limiter la diffusion de la lumière sauf l'écran du fond qui est blanc.
En allumant la lampe devant un obstacle opaque, on peut définir plusieurs zones d'ombre. Dans tous les cas, l'ombre est la région qui n'est pas atteinte directement par la lumière de la source.

Une source ne crée pas de l'obscurité !
En effet, de nombreux élèves croient que l'ombre est une "tache" créée par une source derrière un objet.
Il s'agit de comprendre que l'ombre est justement la région de l'écran non atteinte par la lumière provenant de la source. Cette dernière ajoute de la lumière autour de l'objet et l'ombre nous apparaît alors par contraste.

L'étude de l'ombre portée sur un écran est une preuve de la propagation rectiligne de la lumière. Le tracé de rayons émis par la source, supposée ponctuelle, permet de déterminer la forme de l'ombre.

L'ombre portée par un écran est la portion non atteinte directement par la lumière émise par la source.

Une erreur fréquente consiste à affirmer qu'une source crée l'ombre dérrière l'objet. La source rajoute en fait de la lumière partout autour et c'est par contraste que l'ombre nous apparaît.

Sa forme dépend des positions relatives de la source, de l'objet et de l'écran.

Le trou d’observation permet de travailler sur la complémentarité des points de vue : si la lumière d’une source n’atteint pas l’œil de l’observateur, la zone correspondante de l’écran n’est pas éclairée par la source à cause de l’objet, et le trou se situe dans l’ombre de l’objet pour cette source.

Plus les sources sont rapprochées, plus les ombres sont proches. Elles peuvent même se superposer et l’observateur situé à l’intersection ne voit aucune des deux sources. Cette zone est donc plus sombre que les ombres individuelles, d’où l’on voit une source. C’est une première approche de la pénombre car les deux sources ponctuelles peuvent introduire la notion de « source étendue ».

Une animation pour faire le jour et la nuit !

Ce photomontage permet d'allumer ou d'éteindre différentes sources de lumière. On distinguera les sources primaires (soleil, étoile, filament des lampadaires) et les sources secondaires (lune, objets).

On illustrera aussi que les ombres n'apparaissent que par contraste avec la luminosité supplémentaire créée par une source.

Ne jamais regarder le Soleil sans protection.

Une éclipse totale de Soleil est un évènement astronomique rare. Il faut un alignement parfait entre le Soleil, la Lune puis la Terre et que la Lune soit à bonne distance de la Terre (car son orbite est elliptique).

Tant que le Soleil n'est pas totalement occulté, il est impossible de le regarder en face sans se blesser les yeux. Seules des lunettes éclipse appropriées permettent de suivre le phénomène dans sa globalité. Ces lunettes peuvent être retirées pour observer la couronne solaire uniquement pendant les quelques secondes/minutes de totalité.

On visualise sur un écran l'ombre projetée d'une sphère éclairée par une source lumineuse.

Initialement étendue, on peut réduire la taille de la source jusqu'à la rendre ponctuelle en cliquant dessus.

On peut aussi déplacer verticalement la sphère intercalée.

Les éclipses n'interviennent que s'il y a alignement entre le soleil la Terre et la Lune. Ceci ne se produit qu'aux positions 1 et 3 et sous certaines conditions. En effet, la Lune tourne autour de la Terre selon un plan incliné par rapport à l'écliptique.

Les échelles ne sont pas respectées.

La Terre tourne autour du Soleil mais dans notre référentiel géocentrique, c'est le Soleil qui semble tourner autour de la Terre. Ce mouvement périodique est à la base du principe de fonctionnement du cadran solaire. L'ombre projetée par le "gnomon" indique les heures de la journée.