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Physique - Programme optionnel de 5e secondaire

Optique géométrique

L’étude de l’optique géométrique offre aux élèves l’occasion d’acquérir des connaissances scientifiques et technologiques sur des phénomènes et des applications1 dans lesquels les rayons lumineux subissent des déviations.

Au cours du secondaire, les élèves ont étudié des phénomènes, des problématiques et des applications d’une complexité croissante. Ils se sont approprié des concepts associés à l’univers matériel, à l’univers vivant, à la Terre et à l’espace ainsi qu’à l’univers technologique. Le recours à des démarches expérimentale, d’analyse et de modélisation leur permet de décrire, comprendre et expliquer les lois et les modèles qui régissent le comportement des rayons lumineux. Les élèves apprennent à mobiliser ces nouvelles connaissances dans divers contextes pour expliquer des phénomènes ou effectuer des prédictions. Ils acquièrent ainsi une meilleure compréhension de l’effet des trajectoires des rayons lumineux sur la façon dont on perçoit le monde qui nous entoure et des applications qui en sont faites.

L’élève apprend à le faire avec l’intervention de l’enseignante ou de l’enseignant.
L’élève le fait par lui-même à la fin de l’année scolaire.
 
L’élève réutilise cette connaissance.
Secondaire
ATS ATS
–
SE		 ST ST
–
STE		 PHY
3e 4e 3e 4e 5e
1er cycle du secondaire
    1. Lumière
        • Décrire des propriétés de la lumière : propagation en ligne droite, réflexion diffuse par des surfaces
        • Expliquer divers phénomènes à l’aide des propriétés de la lumière (cycle du jour et de la nuit, saisons, phases de la Lune, éclipse)
2e cycle du secondaire
Seuls les concepts propres au programme de physique sont précédés d'un chiffre.
Les énoncés sur fond bleu pâle indiquent que l'élève a abordé ces connaissances en 3e ou en 4e secondaire.
    1. Déviation des ondes lumineuses
        • Décrire la façon dont les rayons lumineux sont déviés par une surface réfléchissante plane
      
        • Déterminer l’angle de réflexion d’un rayon lumineux à la surface d’un miroir plan
      
        • Décrire la façon dont les rayons lumineux sont déviés lorsqu’ils traversent la surface d’une substance translucide convexe ou concave
      
  1. Lois de Snell-Descartes (réflexion)
    1. Rayons incident et réfléchi
      1. Définir un rayon lumineux comme étant une construction théorique indiquant la direction de la propagation de la lumière
        
      1. Identifier les rayons incident et réfléchi sur une représentation schématique ou dans une situation réelle2
        
      1. Distinguer la réflexion diffuse de la réflexion spéculaire dans diverses situations
        
    1. Angles d’incidence et de réflexion
      1. Mesurer les angles d’incidence et de réflexion sur une représentation schématique ou expérimentalement
        
      1. Expliquer qualitativement et quantitativement un phénomène à l’aide de la loi de la réflexion (ex. : hauteur minimale d’un miroir nécessaire pour qu’une personne voie son corps en entier, étendue d’un champ de vision)
        
    1. Foyer d’une lentille
        • Déterminer la position du foyer d’une lentille concave et d’une lentille convexe
      
        • Décrire le lien entre la position du foyer d’une lentille et le degré de déviation des rayons lumineux dans diverses situations (ex. : accommodation du cristallin, choix de verres correcteurs)
      
    1. Récepteurs sensoriels (Œil)
        • Identifier les principales parties de l’œil impliquées dans la vision (iris, cornée, cristallin, rétine)
      
        • Décrire la fonction des principales parties de l’œil
      
  1. Loi de Snell-Descartes (réfraction)
    1. Rayons incident et réfracté
      1. Identifier les rayons incident et réfracté sur une représentation schématique ou dans une situation réelle
        
    1. Angles d’incidence et de réfraction
      1. Mesurer les angles d’incidence et de réfraction sur une représentation schématique ou expérimentalement
        
    1. Indice de réfraction
      1. Définir l’indice de réfraction d’un milieu comme étant le rapport entre la vitesse de propagation de la lumière dans le vide et sa vitesse dans ce milieu (n = c/v)
        
      1. Déterminer expérimentalement ou mathématiquement l’indice de réfraction de divers milieux
       
      1. Expliquer qualitativement et quantitativement un phénomène à l’aide de la loi de la réfraction (n1sinΘ1= n2sinΘ2) (ex. : paille dans un verre d’eau)
        
      1. Expliquer le phénomène de réflexion totale interne (ex. : mirage, fibre optique)
        
  1. Images
    1. Type d’image
      1. Expliquer la distinction entre image réelle et image virtuelle
        
    1. Caractéristiques de l’image
      1. Déterminer les caractéristiques de l’image obtenue dans une situation donnée (miroirs et lentilles)
       
      1. Appliquer les relations mathématiques qui permettent de déterminer la position, l’orientation et la hauteur d’un objet ou de son image dans le cas de miroirs ou de lentilles
        (Gr = hi/ho = -di/do = -q/p = li/lf = lf/lo ; 1/lf = 1/di + 1/do)
        
1.  On entend par «application » un objet technique, un système, un produit ou un procédé.
2. Se limiter aux cas des miroirs plans ou sphériques.

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