Séance 1 - Qu’est-ce que la lumière, qu’est-ce que l’ombre ?

Exploration de ces questions fondamentales par le biais d'expériences pratiques.

Avant toute chose, on peut demander aux enfants de préciser ce que désignent la lumière, l’ombre, la pénombre et l’obscurité, quitte à s’aider d’illustrations qu’ils pourront classer et comparer. On peut également nommer différentes sources de lumière (en distinguant lumière naturelle et lumière artificielle), des lieux obscurs (grottes, caves, salle de cinéma, etc.) ou encore des personnages, des animaux, des activités associés au jour ou à la nuit, à la lumière ou à l’obscurité.

Docteur Jekyll et M. Hyde, de Victor Fleming

 

Dans un second temps, on approfondit ce sujet en étudiant et en expérimentant plus précisément la façon dont naissent les ombres. Plusieurs petits ateliers peuvent être organisés pour expliquer aux enfants qu’ombre et lumière sont indissociables.

 

Jouer avec une lampe de poche

On distribue des lampes de poche aux enfants en leur donnant pour règle du jeu de jouer avec celles-ci pendant dix minutes dans la salle où a lieu le parcours. Les enfants sont libres de déambuler où ils le souhaitent. Ensuite, chacun raconte ce qu’il a fait, observé et découvert en manipulant sa lampe : nombre d'entre eux seront sans doute allés dans les coins les plus obscurs, et auront éclairé les surfaces les plus sombres : une lampe sert à voir. Certains auront sans doute remarqué le « cercle lumineux » produit par la lampe, qui « grossit » quand on s’éloigne du mur où il est projeté et « rétrécit » quand on s’approche. D’autres enfin auront peut-être commencé à créer des ombres chinoises.

 

Comment obtenir une ombre ?

Une ombre existe-t-elle d’elle-même ou bien fait-elle partie de l’objet ? Peut-on voir des ombres quand il y a du soleil ou bien n’apparaissent-elles que la nuit ? Pour répondre concrètement à ces interrogations, une expérience simple peut être proposée : la projection d’ombres.

Matériel : une source  de lumière assez puissante (projecteur), un support type « potence » permettant de suspendre des objets à un fil, différents objets, un écran ou un mur de couleur claire. Si l’on ne possède pas de support, l’atelier peut se faire avec un élève volontaire dont l’ombre sera projetée sur l’écran ou sur le mur.


 

Cette expérience permet d’observer :

  • que pour qu'il y ait une ombre, il faut une source lumineuse, un support qui reçoit la lumière et l’ombre, un objet placé entre les deux. C'est l’occasion de se demander où va la lumière, si elle peut être interceptée, voire bloquée.
  • que l’objet comporte une face très éclairée (celle qui est dirigée vers la source lumineuse) et une face qui reste dans l’ombre. Cette ombre qui est « sur » l’objet s’appelle l’ombre propre.
  • que l’ombre sur l’écran reprend la forme de l’objet éclairé. C’est l’ombre portée de l’objet, « son » ombre.
  • que plus on éloigne l’objet de la source lumineuse, plus l’ombre portée est petite, et plus on l’en approche, plus elle est grande (de même que plus on approche la lampe de l’objet, plus l’ombre est grande et plus on l’en éloigne, plus l’ombre est petite).

Pour contredire l’idée qu’on n’a qu’une seule ombre, on peut reproduire l’expérience avec deux sources lumineuses différentes : les enfants découvriront qu’ils peuvent avoir deux ombres.

 

Prévoir la direction de l'ombre

Si l’on modifie la place de la source lumineuse par rapport à l’objet, l’orientation de l’ombre change. Les enfants peuvent s’amuser à prévoir la direction de l’ombre d’un objet en fonction de l’emplacement du projecteur (ou de la lampe), que l’on éteindra au préalable, avant de le rallumer pour confirmer l’orientation. Dans la cour, ils peuvent aussi tracer le contour de l’ombre des arbres ou des bancs en début de séance et constater en fin de séance que l’ombre s’est plus ou moins déplacée et allongée.

Représentation d'ombres sur le sable, par Matthew Bowden


Pour conclure cette première séance, demandons-nous s’il est possible, comme Lucky Luke, de tirer plus vite que son ombre. La réponse est oui, car il existe toujours un infime décalage entre un objet et son ombre portée : ce décalage est dû à la vitesse de la lumière (qui parcourt 300 millions de mètres par seconde). Autant dire que si nous tirons effectivement plus vite que notre ombre, le résultat est parfaitement invisible à l’œil nu. Entre un objet et son ombre portée à un mètre, il y a un intervalle temporel d’un trois cent millionième de seconde !

Image extraite de Lucky Luke, de Morris

 

Autrice : Suzanne Hême de Lacotte, docteure et enseignante en cinéma et en esthétique. Ciclic, 2016.

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