Starter Pack Mediation : les couleurs

Voici quelques infos de base pour construire un dispositif de médiation scientifique sur ce sujet… A vous de piocher, de compléter, d’explorer. On vous propose quelques vidéos, images, projets… et à la fin de la page vous trouverez quelques angles possibles.

– la lumière est une onde électromagnétique (à la fois électrique et magnétique). Elle est composée de photons, chacun se comportant également comme une onde.

– la couleur est liée à la longueur d’onde de la lumière. Pour les humains, seules sont visibles les couleurs entre le rouge (vers 800 nm) et le violet (vers 400 nm).

– le spectre électromagnétique est l’ensemble de toutes les couleurs possibles y compris celles invisibles à notre oeil (ondes radio, infrarouge, ultraviolet, rayons X…). Les propriétés et la dangerosité des ondes varient avec leur longueur d’onde.

– L’œil humain distingue principalement trois types de couleurs via trois types de récepteurs (cônes) que le cerveau interprète.

– Quand on mélange des couleurs, il y a 2 possibilités. Si les couleurs sont émises par une lampe ou un écran, elles s’ajoutent. Par exemple les écrans emettent du rouge, du vert et du bleu (RVB) et toutes les couleurs viennent du mélange de ces trois couleurs. Si les couleurs viennent d’une impression (papier, peinture…), elles viennent en fait de pigments qui absorbent certaines couleurs et en laissent passer d’autres qu’on voit alors. Le mélange des couleurs est soustractif (CMJN); Par exemple en melangeant toutes les couleurs primaires, on obtient du noir.

– le spectre des fréquences des couleurs

– les couleurs invisibles (ultra violet, infra rouge, etc)

– les couleurs vues par l’humain et les animaux : comment ça marche, comparaisons…

– petites expériences : couleurs additives, soustractives, …

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1. La température est liée à l’agitation des atomes. Quand il fait froid, les atomes bougent moins.

2. Au zéro absolu, à -273,15°C, les atomes ne bougent plus (sauf de petits effets quantiques).

3. Pour obtenir des très basses températures (la cryogénie), on utilise des liquides très froids (l’azote liquide, l’hydrogène liquide, l’hélium liquide) dans des circuits astucieux faits de pompes et de compresseurs.

4. Le froid sert à conserver les aliments, transporter les gazs… En recherche fondamentale, il permet d’étudier le comportement de la matière près du zéro absolu.

5. A très basse température, certains matériaux présentent des comportements surprenants liés à la quantique : supraconductivité, suprafluidité, superposition d’états…

– les échelles de température et les records

– des expériences pratiques froid vs chaud

– le froid sur Terre (adaptation, animaux, calotte glaciaire…) et/ou dans l’Univers (lunes glacées…)

– les phénomènes curieux qui apparaissent près du zéro absolu (supraconductivité, suprafluidité, superposition quantique…)

– l’histoire des découvertes et records pour aller à basse température (von Marum, Cailletet, Dewar, Onnes…)

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1. Le microscope optique agrandit les objets invisibles à l’œil nu. Pour cela, il utilise un empilement astucieux de lentilles. Dans sa version normale, “le microscope optique”, il ne sait pas distinguer des détails plus petit que le millionième de mètres.

2. Le microscope optique est constitué de deux lentilles principales : objectif et oculaire. L’objectif (près de l’objet) grossit l’image, l’oculaire (près de l’œil) l’agrandit encore plus pour l’observation.

3. Il existe aussi des microscopes qui n’utilisent pas les lentilles et la lumière mais d’autres méthodes : les électrons (microscope électronique), les forces mécaniques (microscope à force atomique), des effets quantiques (le microscope à effet tunnel), de la fluorescence (microscope confocal). Ces nouveaux microscopes permettent d’agrandir encore plus que les microscopes traditionnels, jusqu’à voir les atomes.

4. Le microscope est indispensable dans de nombreux domaines : en biologie, médecine, géologie, physique, industrie…

– des expériences à faire soi-même (smartphone, loupe, goutte d’eau…)

– des maquettes de microscopes contemporains

– des quiz à partir d’images faîtes par des microscopes (en particulier les microscopes électroniques)

– les tous premiers microscopes (Galilée, Hans Janssen, Antoni van Leeuwenhoek…)

– tous les prix Nobel liés à la microscopie

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1. Les aimants crèent un champ magnétique autour d’eux. On peut le visualiser avec les lignes de champ qui donnent sa direction. Ce champ s’atténue quand on s’écarte des aimants.

2. Le champ magnétique crée des forces d’attraction ou de répulsion. C’est ça qui fait qu’un autre aimant ou un matériau magnétique comme le fer est attiré ou repoussé.

3. Pour créer un champ magnétique, on peut soit utiliser des aimants, soit des bobines électriques (électroaimants).
Dans les aimants, ce sont les “spins”, des petits aimants quantiques sur les électrons, qui s’alignent entre eux pour créer le pole nord et sud de l’aimant.
Dans les bobines, c’est le fait que les électrons se déplacent qui crèe le champ.

4. Le magnétisme est utilisé dans de nombreuses technos : moteurs, disques durs, IRM… Il permet de transformer l’énergie électrique en énergie mécanique ou de stocker de l’information.

5. Le champ terrestre est créé par des mouvements de métal liquide en son coeur dûs à la rotation de la Terre. Il s’inverse tous les quelques centaines de milliers d’années

– le champ magnétique terrestre, son origine, son orientation…

– les aimants dans notre quotidien

– des petites expériences à faire avec des aimants, avec son smartphone… (application phyphox, choisir gaussmetre)

– les records des champs magnétiques les plus forts en labo

– les disques durs

– le champ magnétique et les animaux (oiseaux migrateurs, termites…)

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1. La matière qui nous entoure est constituée d’atomes, eux-même parfois assemblés en molécules.

2. Un atome contient un noyau très petit en son centre, et des électrons autour.

3. La quantique nous apprend que les électrons ne se comportent pas comme des planètes en orbite autour du noyau. Ils sont plutôt comme des petits nuages qui remplissent tout l’atome, aux formes bien définies, pas toujours sphériques.

4. Tous les atomes sont classés dans le tableau périodique qui explique comment les construire, electron par electron. C’est le nombre d’électrons et surtout la forme du dernier ajouté qui gouverne les propriétés des atomes.

5. Un atome fait en gros quelques dizièmes de nanomètre (un nanomètre = un milliardième de mètre). De nouveaux types de microscopes permettent maintenant de les visualiser. Et certaines expériences permettent de les isoler et les manipuler un par un.

– c’est quoi un atome en vrai ? (la vision quantique !)

– le tableau périodique, d’où il vient, comment il marche

– comment représente-t-on un atome ?

– des découvertes récentes : de nouveaux atomes / faire flotter des atomes / voir les atomes avec des microscopes

– les applications : le nucléaire, la bombe atomique, les nanosciences…