Le nez de Pinocchio

L’ombre du nez d’un personnage éclairé par une puissante lampe semble s’allonger lorsqu’on approche une feuille de papier dans le faisceau lumineux. Avec cette expérience spectaculaire, tout le monde est un menteur en puissance !

Fiche d’accompagnement de l’expérience:
 

Matériel
  • un rétroprojecteur ou une source lumineuse intense et étendue, par exemple le soleil

  • une feuille de papier

Montage et réalisation

Placer quelqu’un de profil devant un rétroprojecteur allumé, de telle sorte que son ombre soit facilement reconnaissable sur un écran de projection blanc ou un mur.
Approcher une feuille de papier du faisceau lumineux du rétroprojecteur jusqu’à ce qu’un bord de la feuille pénètre dans le cône de lumière.
Au fur et à mesure qu’on introduit la feuille plus profondément dans le faisceau lumineux, l’ombre de la feuille se rapproche régulièrement de l’ombre du profil de la personne.
A partir d’une certaine distance entre les ombres, on s’aperçoit que les ombres du nez et du menton s’allongent.

 

Explications

En ce qui concerne l’éclairement, on peut distinguer 3 régions différentes (qu’il s’agisse de l’ombre du visage ou de celle de la feuille de papier) :
· la zone qui n’est pas éclairée par la source : l’ombre proprement dite;
· la zone éclairée, c’est-à-dire sans ombre;
· il y a une transition progressive entre ces deux zones, avec un éclairement qui diminue constamment au fur et à mesure qu’on se rapproche de l’ombre, car la quantité de lumière qui parvient sur l’écran est de plus en plus faible: ceci résulte de la propagation rectiligne de la lumière ; on parle de zone de pénombre.
L’œil ne perçoit la diminution d’éclairement qu’à partir du moment où celui-ci passe au-dessous d’un seuil qui correspond à un certain pourcentage de l’éclairement maximal (c’est la « vision logarithmique »). L’œil ne perçoit donc pas entièrement comme telle toute l’étendue d’une zone de pénombre.
Lorsque l’éclairement d’une zone de pénombre devient inférieur à un certain pourcentage de l’éclairement des zones éclairées, l’œil ne perçoit plus de différence entre cette zone de pénombre et une zone d’ombre. Il s’ensuit donc un « agrandissement » apparent de la zone d’ombre. Dans l’expérience décrite, on superpose deux zones de pénombre. Si l’intensité lumineuse dans la zone de recouvrement des pénombres est suffisamment faible, l’œil ne distingue qu’une grande zone d’ombre.
Le reste de l’ombre du visage ne se superpose pas à une autre zone de pénombre, cette ombre n’est donc pas modifiée. C’est parce que le nez est la partie la plus proche de la feuille de papier que son ombre paraît allongée alors que l’ombre de la tête n’est pas déformée.]

Références

Université en Ligne : Dioptre plan

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