
Sécurité et visibilité
Expérience sur la diffusion de la lumière
Niveau :
Cycle 3
Auteur :
Antoine Hupelier
Objectif pédagogique :
Cette activité permet aux élèves de mesurer objectivement l'efficacité des bandes rétro-réfléchissantes des gilets de sécurité. Elle sensibilise aux questions de sécurité routière en appliquant des principes physiques concrets.
Concepts abordés :
Réflexion et diffusion de la lumière; Rétro-réflexion; Sécurité routière; Mesure d'éclairement; Luminance
Description de l'activité :
L'élève compare la visibilité de différents vêtements dans l'obscurité à l'aide des capteurs de luminosité de FizziQ. En éclairant successivement un habit sombre un habit clair et un gilet équipé de bandes rétro-réfléchissantes avec une lampe torche l'élève mesure et compare la lumière renvoyée par chaque matériau puis utilise ces données pour construire une argumentation scientifique sur l'importance de la visibilité nocturne.
Matériel requis :
Smartphone avec l'application FizziQ; Une lampe torche; Un gilet avec bandes rétro-réfléchissantes; Un vêtement clair; Un vêtement sombre; Un espace pouvant être assombri; Cahier d'expérience FizziQ
Eclairage scientifique
La visibilité nocturne repose sur la manière dont les matériaux interagissent avec la lumière. Trois phénomènes principaux sont à distinguer: 1) La réflexion diffuse: les surfaces mates (comme la plupart des vêtements) dispersent la lumière dans toutes les directions, renvoyant seulement 10-20% de la lumière incidente; 2) La réflexion spéculaire: les surfaces brillantes réfléchissent la lumière principalement dans une direction (comme un miroir), mais rarement vers la source; 3) La rétro-réflexion: propriété particulière qui renvoie la lumière préférentiellement vers sa source, quelle que soit l'angle d'incidence. Les bandes des gilets de sécurité exploitent ce dernier phénomène grâce à des microbilles de verre ou des microprismes qui agissent comme des réflecteurs catadioptriques. L'efficacité de ces matériaux est remarquable: ils peuvent renvoyer jusqu'à 80% de la lumière incidente vers sa source, rendant le porteur visible à plusieurs centaines de mètres dans l'obscurité. Le luxmètre ou le capteur de luminance de FizziQ permet de quantifier cette différence. Pour une mesure optimale, il faut: 1) Calibrer le capteur sur une surface de référence; 2) Maintenir une distance constante entre la source lumineuse et les différents vêtements; 3) Aligner le capteur avec la source pour capter la lumière rétro-réfléchie. Les résultats typiques montrent que les bandes rétro-réfléchissantes renvoient 50 à 100 fois plus de lumière qu'un vêtement sombre et 10 à 20 fois plus qu'un vêtement clair. Cette expérience démontre scientifiquement l'utilité des gilets de sécurité: ils augmentent significativement la distance à laquelle un conducteur peut percevoir un piéton ou un cycliste dans l'obscurité, réduisant ainsi le risque d'accident. À 50 km/h, cette distance accrue peut représenter plusieurs secondes de temps de réaction supplémentaire, souvent suffisantes pour éviter une collision.