# La propagation de la lumière en 5ème : cours et exercices corrigés

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Dans un milieu transparent et homogène, la lumière se propage en ligne droite. Un objet opaque crée une ombre derrière lui. La vitesse de la lumière dans le vide ou dans l’air est d’environ 300 000 km/s, soit 3,0 × 10⁸ m/s.

Méthode :
1. Identifier le milieu : transparent et homogène ?
2. Tracer les rayons lumineux en ligne droite.
3. Repérer les obstacles opaques et l’ombre qu’ils projettent.

Exemple résolu : Un objet opaque est éclairé par une lampe ponctuelle. Où se trouve l’ombre ?
- La lumière se propage en ligne droite.
- Derrière l’objet, dans la direction des rayons bloqués, il y a une zone sans lumière.
Réponse : L’ombre se trouve derrière l’objet, dans l’alignement de la lampe.

À retenir :
- La lumière se propage en ligne droite dans un milieu transparent et homogène.
- Vitesse de la lumière dans le vide : 3,0 × 10⁸ m/s.

Exercices corrigés :

1. (facile) La lumière se propage-t-elle plus vite que le son ?
   Réponse : oui, beaucoup plus vite
   Explication : Lumière : environ 300 000 km/s. Son dans l’air : environ 340 m/s. La lumière est beaucoup plus rapide.
2. (facile) Dans le vide, la lumière parcourt environ 300 000 km en 1 s. Quelle distance parcourt-elle en 2 s, en km ?
   Réponse : 600000 km
   Explication : d = v × t = 300 000 × 2 = 600000 km.
3. (facile) Dans un milieu transparent et homogène, la lumière se propage :
   Réponse : en ligne droite
   Explication : C’est la propagation rectiligne de la lumière.
4. (facile) Un rayon lumineux se représente par :
   Réponse : une droite avec une flèche indiquant le sens
   Explication : La flèche indique le sens de propagation, de la source vers l’objet ou l’œil.
5. (facile) La lumière peut traverser :
   Réponse : les milieux transparents (air, eau, verre)
   Explication : Seuls les milieux transparents ou translucides laissent passer la lumière.
6. (facile) Quel est le plus rapide ?
   Réponse : la lumière
   Explication : La lumière va à environ 300 000 km/s ; le son à environ 340 m/s dans l’air.
7. (moyen) La lumière du Soleil met environ 8 min pour arriver sur Terre. Combien de secondes cela fait-il ?
   Réponse : 480 s
   Explication : 1 min = 60 s, donc 8 min = 8 × 60 = 480 s.
8. (moyen) Une source primaire de lumière est un objet qui :
   Réponse : produit sa propre lumière
   Explication : Une source primaire produit elle-même la lumière qu’elle émet (Soleil, lampe allumée, flamme).
9. (moyen) La lumière parcourt environ 300 000 km par seconde. Quelle distance parcourt-elle en 2 s, en km ?
   Réponse : 600000 km
   Explication : 300 000 × 2 = 600000 km.
10. (moyen) Un rayon lumineux qui arrive sur un objet opaque :
   Réponse : est arrêté
   Explication : Un objet opaque ne laisse pas passer la lumière.
11. (moyen) La lumière est environ combien de fois plus rapide que le son dans l’air ?
   Réponse : près d’un million de fois
   Explication : 300 000 000 m/s ÷ 340 m/s ≈ 880 000.
12. (moyen) La lumière parcourt environ 300 000 km par seconde. Combien de temps met-elle pour parcourir 600000 km, en s ?
   Réponse : 2 s
   Explication : 600000 ÷ 300 000 = 2 s.
13. (moyen) On ne voit pas un faisceau laser dans une pièce sans poussière car :
   Réponse : aucune lumière n’est diffusée vers notre œil
   Explication : Pour voir le faisceau, il faut des particules (fumée, poussière) qui diffusent la lumière vers l’œil.
14. (moyen) Derrière un objet opaque éclairé par une petite lampe, la zone qui ne reçoit aucune lumière s’appelle :
   Réponse : le cône d’ombre
   Explication : Les rayons sont arrêtés par l’objet : une zone en forme de cône reste sombre.
15. (moyen) Quelle distance la lumière parcourt-elle en 1 ms, en km ? (300 000 km/s)
   Réponse : 300 km
   Explication : 1 ms = 0,001 s ; d = 300 000 × 0,001 = 300 km.
16. (moyen) La lumière peut-elle se propager dans le vide ?
   Réponse : oui
   Explication : La lumière du Soleil traverse le vide spatial pour arriver sur Terre.
17. (moyen) Une éclipse de Soleil se produit quand :
   Réponse : la Lune passe entre le Soleil et la Terre
   Explication : L’ombre de la Lune tombe sur une partie de la Terre.
18. (moyen) Un ensemble de rayons lumineux issus d’une même source s’appelle :
   Réponse : un faisceau
   Explication : Un faisceau peut être convergent, divergent ou parallèle.
19. (moyen) Une éclipse de Lune se produit quand :
   Réponse : la Terre passe entre le Soleil et la Lune
   Explication : La Lune entre dans l’ombre de la Terre.
20. (moyen) Un signal lumineux met 0,12 s pour aller d’un satellite à la Terre (300 000 km/s). À quelle distance est le satellite, en km ?
   Réponse : 36000 km
   Explication : d = 300 000 × 0,12 = 36000 km.
21. (moyen) La Lune, vue depuis la Terre, présente des phases parce qu’elle :
   Réponse : est éclairée par le Soleil et tourne autour de la Terre
   Explication : Selon sa position, on voit une partie plus ou moins grande de sa face éclairée.
22. (moyen) Un objet éclairé est visible depuis toute la pièce car il :
   Réponse : diffuse la lumière dans toutes les directions
   Explication : La lumière diffusée part dans tous les sens et atteint les yeux de chacun.
23. (moyen) Un éclair de foudre est à 15000 km. Combien de temps met sa lumière pour nous parvenir (300 000 km/s), en s ?
   Réponse : 0,05 s
   Explication : 15000 ÷ 300 000 = 0,05 s : c’est quasi instantané.
24. (moyen) Pourquoi ne voit-on pas une lampe cachée derrière un carton ?
   Réponse : la lumière se propage en ligne droite et le carton l’arrête
   Explication : La lumière ne contourne pas les obstacles opaques.
25. (moyen) Pour viser une cible avec un laser, on compte sur le fait que la lumière :
   Réponse : va en ligne droite
   Explication : La propagation rectiligne permet de viser.
26. (moyen) La lumière d’une étoile lointaine que l’on voit ce soir est partie :
   Réponse : il y a très longtemps
   Explication : Même à 300 000 km/s, la lumière met des années à venir des étoiles.
27. (moyen) Pour que la lumière se propage en ligne droite, le milieu doit être :
   Réponse : transparent et homogène
   Explication : Dans un milieu homogène, la lumière ne change pas de direction.
28. (difficile) La Lune brille dans le ciel la nuit. Est-elle une source primaire ou secondaire de lumière ?
   Réponse : secondaire : elle diffuse la lumière du Soleil
   Explication : La Lune ne produit pas de lumière : elle diffuse la lumière qu’elle reçoit du Soleil. C’est une source secondaire.
29. (difficile) Un bâton vertical de 1 m a une ombre de 2 m. Au même moment, un arbre a une ombre de 16 m. Quelle est la hauteur de l’arbre, en m ?
   Réponse : 8 m
   Explication : Les ombres sont proportionnelles aux hauteurs : 16 ÷ 2 = 8 m.
30. (difficile) Une sonde spatiale envoie un signal lumineux qui met 10 min pour arriver sur Terre. À quelle distance est-elle, en km ? (300 000 km/s)
   Réponse : 180000000 km
   Explication : 10 min = 600 s ; d = 300 000 × 600 = 180000000 km.
31. (difficile) Un élève de 1,5 m a une ombre de 3 m. Un poteau a au même moment une ombre de 18 m. Quelle est la hauteur du poteau, en m ?
   Réponse : 9 m
   Explication : Coefficient : ombre = 2 × hauteur ; poteau : 18 ÷ 2 = 9 m.
32. (difficile) Un laser envoyé vers la Lune revient 2,56 s plus tard après réflexion. Quelle distance totale la lumière a-t-elle parcourue, en km ? (300 000 km/s)
   Réponse : 768000 km
   Explication : d = 300 000 × 2,56 = 768000 km (aller et retour).
33. (difficile) La Lune est à environ 384 000 km de la Terre. Combien de temps met la lumière (300 000 km/s) pour faire le trajet, en s ?
   Réponse : 1,28 s
   Explication : 384 000 ÷ 300 000 = 1,28 s.
34. (difficile) Un laser envoyé vers la Lune revient 2,56 s plus tard. Quelle est la distance Terre-Lune, en km ? (300 000 km/s)
   Réponse : 384000 km
   Explication : Aller-retour : 300 000 × 2,56 = 768 000 km ; distance : 768 000 ÷ 2 = 384 000 km.
35. (difficile) Avec une source lumineuse étendue, autour de l’ombre apparaît une zone partiellement éclairée appelée :
   Réponse : la pénombre
   Explication : Elle ne reçoit la lumière que d’une partie de la source.
36. (difficile) Le Soleil est à environ 150 000 000 km de la Terre. Combien de temps met sa lumière (300 000 km/s) pour nous parvenir, en s ?
   Réponse : 500 s
   Explication : 150 000 000 ÷ 300 000 = 500 s (environ 8 min 20 s).
37. (difficile) La lumière met 0,001 s pour traverser une galerie de mesure. Quelle est sa longueur, en km ? (300 000 km/s)
   Réponse : 300 km
   Explication : d = 300 000 × 0,001 = 300 km.
38. (difficile) Une ombre portée est la plus nette quand la source de lumière est :
   Réponse : petite (presque ponctuelle)
   Explication : Une petite source ne crée pas de pénombre.
39. (difficile) Convertis 300 000 km/s en m/s.
   Réponse : 300000000 m/s
   Explication : 300 000 km = 300 000 000 m : la lumière va à 300 000 000 m/s.
40. (difficile) Un astronaute sur la Lune (384 000 km) parle par radio. Combien de temps son message met-il pour arriver sur Terre, en s ? (300 000 km/s)
   Réponse : 1,28 s
   Explication : 384 000 ÷ 300 000 = 1,28 s.
41. (difficile) Dans l’eau, la lumière va :
   Réponse : un peu moins vite que dans le vide
   Explication : Dans l’eau, elle va à environ 225 000 km/s.
42. (difficile) Dans une chambre noire (sténopé), l’image d’un objet est renversée parce que :
   Réponse : la lumière se propage en ligne droite à travers le petit trou
   Explication : Les rayons venant du haut de l’objet arrivent en bas de l’écran, et inversement.
43. (difficile) Les phases de la Lune s’expliquent par :
   Réponse : la partie de la face éclairée par le Soleil que l’on voit depuis la Terre
   Explication : La Lune est toujours à moitié éclairée par le Soleil ; selon sa position, on voit plus ou moins de cette moitié.
44. (difficile) Combien de kilomètres la lumière parcourt-elle en une minute ? (300 000 km/s)
   Réponse : 18000000 km
   Explication : 300 000 × 60 = 18 000 000 km.
45. (difficile) La lumière met environ 10 min pour venir du Soleil jusqu’à une planète. À quelle distance du Soleil est cette planète, en millions de km ? (300 000 km/s)
   Réponse : 180
   Explication : 10 × 60 × 300 000 = 180 000 000 km, soit 180 millions de km.
46. (difficile) Une année-lumière est :
   Réponse : une distance
   Explication : C’est la distance parcourue par la lumière en un an : environ 9 500 milliards de km.
47. (difficile) Un signal radio (300 000 km/s) met 0,001 s pour aller d’une station à un avion. À quelle distance est l’avion, en km ?
   Réponse : 300 km
   Explication : d = 300 000 × 0,001 = 300 km.

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Source : Physique C OK, https://www.physique-c-ok.fr/exercices-physique-chimie-5e/signaux/propagation-de-la-lumiere/