Filtres aquatiques

Il est un chapitre de sciences où, théoriquement, on peut faire plein d’expériences et de manipulations, mais dans la pratique c’est un peu foireux. Je veux parler de l’optique et des couleurs. En 11CO, l’optique se résume à l’étude des couleurs, l’influence des filtres de lumière, la lumière absorbée par les objets, etc. Pas du tout d’optique géométrique ici.

Pourquoi foireuses, les expériences ? Eh bien tout simplement parce que pour voir qu’une banane jaune semble noire si je l’éclaire avec de la lumière bleue, il faut

• une banane (jusque-là, ça va)
• jaune (ouais, ça aussi)
• de la lumière bleue (on a des filtres à l’école)
• un endroit sombre, voire complètement noir, genre cave ou abri anti-aérien (ça aussi, on a, mais donner un cours de sciences debout dans les sous-sols, ce n’est pas pratique)

Bref, pour travailler au laboratoire avec les lumières de couleur, un collègue a fabriqué des boîtes en carton, où l’on peut mettre la lumière d’un côté, un objet dedans et regarder par un petit trou. Mais ça ne marche pas vraiment bien, même pas du tout selon les couleurs. Les élèves doivent donc se convaincre que la banane est bien noire, et ce n’est pas très probant.

L’idée

Tout d’abord, rendons à César ce qui lui appartient : ce n’est pas moi qui ai eu l’idée de départ, mais un collègue, non, pas celui qui a fait la boîte, un autre (ça, c’est pour ceux qui suivent).

Au lieu d’éclairer un objet avec une lumière de couleur, l’idée est de plonger l’objet dans de l’eau colorée. Mon collègue a pris du sirop menthe, j’ai plutôt opté pour des colorants alimentaires :

C’est effectivement moins collant que le sirop, et il y en a de plein de couleurs. Là j’ai choisi un paquet avec du rouge, du bleu, du jaune et du rose. Pour le vert je mélange le bleu et le jaune. Ça me fait déjà 5 couleurs qui fonctionnent très bien pour les expériences.

Reste à trouver des objets à plonger dans les récipients… Avec des enfants à la maison, c’est facile :

Et concrètement ?

Me voilà donc avec 5 pots d’eau colorée, et dans chacun deux pièces de Duplo dont la couleur apparaît différente que la normale. Les élèves entrent dans la classe, trouvent ça joli et se posent déjà la question de ce qui est plongé dans le récipient. Ils sont tout contents de voir des Legos, non, des Duplos, enfin bref, un débat est déjà lancé entre eux pour savoir comment ça s’appelle… En tout cas ça leur rappelle leur enfance !

Ma question est simple : de quelle couleur sont les pièces au fond des pots ?

Ils vont par élimination : de quelle couleur ne sont pas les pièces. Et ils sont plutôt efficaces, ça me rassure quant à la compréhension du chapitre.

Une fois l’activité terminée face à la classe, je distribue dans de petits béchers l’eau colorée et leur donne de petites pièces de Lego pour qu’ils testent en petits comités le changement de couleur des objets.

Une dernière idée apparaît lors de l’expérimentation : placer les objets non pas dans l’eau, mais derrière le bécher. Ça ne change pas grand chose, si ce n’est qu’on peut ainsi placer deux filtres l’un après l’autre, et se rendre compte qu’un bécher rouge + un bécher bleu = on ne voit plus rien à travers ! C’est assez impressionnant comme ça fonctionne bien.

Un point négatif ?

Comme d’habitude, il y a toujours des choses moins bien dans ce genre d’expériences. Ici, j’ai remarqué que ça ne suffira pas de travailler avec des filtres, il faudra aussi que je le fasse avec des lumières colorées. En effet, une des difficultés principales est la compréhension de la différence entre la synthèse additive et la synthèse soustractive :

• dans cette expérience : si je cumule les béchers, je finis par ne plus voir à travers puisque chaque filtre enlève de la lumière (soustraction)
• avec des lumières colorées : si je cumule les lumières, je finis par avoir une lumière blanche (addition)

Mon expérience fonctionne donc bien, mais pas pour tous les objectifs du chapitre !

D’autres idées pour la route ?

Oui oui, toujours, évidemment ! Là, j’ai trois autres idées en cours de réalisation, mais ce sera sûrement pour l’année prochaine, il me faudra bien les vacances pour m’y mettre. Ça nécessite un peu de bricolage…

• réaliser des lunettes sur lesquelles je peux monter un filtre de couleur (on a des petits filtres rectangulaires au labo, qui ont la bonne taille pour en faire des lunettes) : le principe serait alors le même que pour les eaux colorées de cet article, mais en plus rigolo évidemment ! On pourrait aussi cumuler les filtres (synthèse soustractive) pour ne plus rien voir à travers les lunettes.
• réaliser une boîte dans laquelle mettre des objets, avec une sorte d’oculaire pour voir l’objet, et une fenêtre devant laquelle placer un smartphone ou une tablette, qui éclairerait l’intérieur de la boîte d’une lumière colorée. Ce serait plus simple qu’avec des lampes et des filtres, sûrement plus efficace, et surtout, on pourrait régler précisément la lumière émise par le téléphone ou la tablette. Il existe des applications pour ça.
  Edit – Je n’ai pas encore fait de boîte, mais j’ai testé les tablettes, ça marche super bien !
• réaliser un disque de Newton : rien de bien original, mais nous n’en avons pas, alors je vais sûrement en construire un avec une manivelle pour que ça tourne vite. J’ai testé avec un stylo placé dans un CD et le disque collé dessus, mais ça ne tourne pas assez vite ou assez régulièrement.

Il est clair que dès que vous trouverez ici les comptes rendus au fur et à mesure de leur réalisation !