Fiat lux

Controverses lumineuses 

Ondes ET particules


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Si l’on est quelquefois égaré en voulant simplifier les éléments d’une science, c’est qu’on a établi des systèmes, avant d’avoir rassemblé un assez grand nombre de faits. A. Fresnel. 


fresnel


Méthode et Objectif : 

Qu’est ce que la lumière ? Démarche d’exploration des modèles historiques de la lumière autour de la controverse onde / particule opposant les newtoniens (Biot, Pouillet) à Fresnel et Arago (épisode historique du concours de l’Académie des sciences en 1817 – 1819) et ses prolongement jusqu’aux théories actuelles. Réflexions épistémologiques (notion de paradigme, ruptures dans l’histoire des sciences, rapport théorie – expérience… 

Bibliographie :
les cahiers de Science et Vie (Fresnel ; qu’est ce que la lumière ?)
« La lumière » B. Maitte
« Les physiciens classiques et leurs découvertes » E. Segré
« Petite histoire de la physique » J.P. Maury
« La structure des révolutions scientifiques » T.H. Kuhn 

diffraction


Consigne 1 (préparation : 30 min ; jeu 20 min)

 Présentation de la situation : document [concours de 1817.pdf].

Chaque groupe prépare sa contribution sous forme d’une affiche, à partir des documents fournis ; le document correspondant à Fresnel est aussi donné à tous les groupes. 

personnages

Jeu de rôles : réunion de l’Académie (novembre 1819)

  • juges : animateur, Laplace, Arago ; 
  • présentation du mémoire : Fresnel ;
  • intervenants : Biot, Poisson, le fantôme de Newton, Young, le fantôme de Huygens ;
  • intervenants du futur : Maxwell, Michelson, Einstein, De Broglie.

Consigne 2  individuel puis animation tableau (20 minutes)

Animation tableau : reconstitution de la fresque historique des conceptions de la lumière.


Consigne 3   individuel puis animation tableau (10 minutes)

Formulation de nouvelles questions. Animation tableau et discussion.


Suite : travaux expérimentaux : diffraction, interférence et spectroscopie.


Documents disponibles : concours de 1817documents des personnages, fresque historique, histoire, extrait du mémoire de Fresnel.

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La pomme de Newton

 Controverses et ruptures dans l’histoire des Sciences :

 FRESQUE HISTORIQUE DU CONCEPT DE CHAMP.


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Il fallait être Newton pour remarquer que la lune tombe quand tout le monde voit qu’elle ne tombe pas.   Paul Valery.


newton


Objectifs :

Comment s’élabore, dans la controverse, les concepts d’interaction à distance puis de champ (l’évolution des conceptions astronomiques d’Aristote à Galilée et Kepler ; les tourbillons de Descartes ; les forces d’interactions gravitationnelles, puis électrostatiques ; les tentacules de Faraday…). Les prolongements dans la physique contemporaine.

– Notion de rupture en épistémologie des sciences physiques.


Démarche :

– Mise en scène des protagonistes sous forme d’un congrès (anachronique) préparé à partir de documents historiques.

– Élaboration individuelle (puis collective) d’une fresque historique permettant de préciser les définitions des concepts clés et de visualiser leur évolution.

– Analyse épistémologique (voir possibilité avec philosophie).


Bibliographie :

biblio

Matériel :

– documents historiques

– papier affiche, feutres, grand papier affiche


Consigne 1 – individuel – 5 minutes

Tout ce que vous pouvez dire à propos du mouvement de chute (description, mais surtout explications…)


Consigne 2  – groupe – 30 minutes

Les personnages :personnages

Préparation du « congrès anachronique » : chaque groupe représente un ou plusieurs des personnages ci dessus et reçoit un ensemble de documents où il puisera ses arguments (et ses contre-arguments). Il élaborera un ou plusieurs schémas à présenter au congrès.

newton-portrait


Consigne 3  – collectif – 30 minutes

Congrès (table ronde des personnages et intervenants extérieurs témoins) : jeu de rôle. 


Consigne 4  – individuel puis collectif – 30 minutes

Fresque historiqueindividuellement puis en petits groupes (mélangés à partir des précédents) mettre en relation les dates et les concepts et préciser les définitions de ces concepts. 

 Élaboration collective de la fresque historique (grande affiche).


Consigne 5  – collectif 20 minutes

 Discussion (apport d’un texte d’analyse épistémologique : Koyré)


Documents disponibles.

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L’invention  de la gravitation par Newton et  la chute de la Lune (texte de Flammarion) :[gravitation newton.pdf]. Autres : [newton.pptx] ; [de ptolémée à newton.pdf] ; [notion de champ historique.pdf]


Le centre du monde

 Cette démarche met en question notre conception géocentrique persistante du monde.

Nous savons bien que la Lune tourne autour de la Terre ! Et pourtant…


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Un commentaire de la démarche est proposé ICI.


Il suffit que nous parlions d’un objet pour nous croire objectifs. Mais par notre premier choix, l’objet nous désigne plus que nous ne le désignons et ce que nous croyons nos pensées fondamentales sur le monde sont souvent des confidences sur la jeunesse de notre esprit. […] l’évidence première n’est pas une vérité fondamentale.         G.  Bachelard, Psychanalyse du feu.

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Galilée, Descartes, Newton ne se sont pas contentés de décrire le monde d’une autre façon qu’Aristote ou Plolémée : ils ont détruit un monde pour le remplacer par un autre. S. Le Strat « Epistémologie des sciences physiques ».


Consigne 1 : individuel par écrit (textes, dessins, schémas…) (20 minutes)

Où sommes-nous dans l’Univers ?  [Matériel distribué : feuilles A3, papiers de couleur, feutres, gommettes…] 

Echange des productions entre les participants.


Consigne 2 individuellement puis en groupe (45 minutes)

Lecture individuelle et identification du problème suivant en encadré ; production d’une affiche (calculs, schémas, propositions pour surmonter le paradoxe apparent.


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 Consigne supplémentaire : placer sur le(s) schémas l’œil qui regarde (l’observateur)


Consigne 3 : collectif (30 minutes)

Présentation des affiches par (les) différents groupes. Propositions de résolution du paradoxe apparent.


Consigne 4 : individuellement (20 minutes)

Nouvelles questions par écrit         

Reprise en animation-tableau


Magistral en situation :

Présentation du diaporama [centre du monde.pptx] ou seulement le schéma [soleil terre lune.pdf] et [chine australie.pdf]

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Autres documents éventuels : [Newton.pdf] ou [newton.pptx][distances.pdf] et divers diaporamas sur l’histoire de l’astronomie et système solaire.


Lecture des textes de Le Strat et Khun et discussion


Documents disponibles

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