Expériences de lumière et d'ombre pour les enfants : une lampe de poche, quelques objets et un cadran solaire maison

Les enfants remarquent les ombres bien avant de savoir les expliquer. Une ombre les suit dans la rue, s'allonge le soir et disparaît sous un nuage. « Pourquoi ? » est une excellente question à laquelle répondre par des expériences plutôt que par des mots.

Cet article vous propose une série d'expériences de lumière et d'ombre pour les enfants d'environ 4 à 11 ans. Il vous faut seulement une lampe de poche, quelques objets de la maison et, plus tard, un bâton et un peu de soleil. L'habitude est la même que dans toute bonne expérience : prédire d'abord, essayer ensuite, puis expliquer ce qui s'est passé.

Ce qu'il vous faut

Une lampe de poche, ou la lumière d'un téléphone. Une petite lampe de bureau convient aussi.
Une pièce tamisée avec une table ou un coin de sol dégagé. Pas besoin d'obscurité complète.
Quelques objets : un bloc en bois ou en plastique, une figurine, un verre d'eau, une bouteille en plastique transparente, une feuille de papier sulfurisé, un morceau de carton, une cuillère.
Du ruban adhésif, ou un crayon et du papier, pour marquer où s'arrêtent les ombres.

Une règle avant d'allumer : la lampe de poche vise les objets, jamais les yeux de quelqu'un.

Ombre longue, ombre courte

Posez un bloc debout sur le sol et couchez la lampe de poche par terre, un peu plus loin, dirigée vers lui. Regardez l'ombre derrière le bloc. Demandez maintenant à votre enfant de prédire : « Si je lève la lampe bien haut, l'ombre sera-t-elle plus longue ou plus courte ? »

Puis déplacez la lumière lentement et observez ensemble.

Où se trouve la lampe	Ce que fait l'ombre
Basse, presque au ras du sol	Longue, elle s'étire loin derrière le bloc
À mi-hauteur	Plus courte
Haute, presque au-dessus du bloc	Très courte, ramassée autour du pied du bloc
Déplacée vers la gauche	L'ombre bascule vers la droite

Deux idées en ressortent. L'ombre se trouve toujours du côté opposé à la lumière. Et plus la lumière est basse, plus l'ombre est longue. Marquez le bout de chaque ombre avec un morceau de ruban adhésif, puis demandez à votre enfant de placer la lampe de façon que l'ombre atteigne un repère que vous choisissez. Raisonner à l'envers est plus difficile et montre si l'idée est vraiment comprise.

Une ombre, c'est simplement l'endroit que la lumière ne peut pas atteindre parce que quelque chose se trouve sur son chemin. Demandez : « Où te cacherais-tu pour que la lampe ne te voie pas ? » Les enfants trouvent souvent cette explication tout seuls.

Quelles choses laissent passer la lumière ?

Rassemblez six à huit objets et faites ensemble trois tas avant de tester quoi que ce soit :

La lumière passe : on voit nettement à travers. Un verre d'eau, une bouteille transparente, un sac en plastique.
Un peu de lumière passe : la lumière traverse, mais tout paraît flou. Papier sulfurisé, papier de soie, un tissu fin.
La lumière ne passe pas : un bloc, du carton, un livre, une cuillère.

Éclairez ensuite chaque objet avec la lampe, l'un après l'autre, et regardez son ombre. Sombre, pâle, presque absente ? Si l'ombre vous surprend, changez l'objet de tas.

Le verre d'eau est souvent le préféré. Son ombre est pâle et, à l'intérieur, on voit généralement une tache ou un trait lumineux, parce que l'eau rassemble une partie de la lumière. Demandez à votre enfant pourquoi le verre laisse tout de même une ombre alors qu'on voit à travers. La réponse : même les choses transparentes arrêtent un peu de lumière.

Une bonne question pour poursuivre : « Lequel choisirais-tu pour un rideau qui laisse la pièce lumineuse mais empêche de voir de l'extérieur ? » Soudain, le tas du milieu a une utilité.

Un spectacle d'ombres sur le mur

Quand votre enfant sait comment se comportent les ombres, laissez-le monter un spectacle. Découpez des formes simples dans du carton, fixez-les sur des bâtonnets avec du ruban adhésif et faites-les jouer à la lumière de la lampe contre un mur nu ou un drap.

Des défis qui reprennent ce qu'il vient d'apprendre :

Fabriquer un géant : approchez la figurine de la lampe et l'ombre grandit. Rapprochez-la du mur et elle rétrécit.
Ajouter de la couleur : collez un morceau de plastique transparent coloré ou de papier de soie sur un trou découpé dans la figurine. La lumière qui passe est colorée.
Les mains en marionnettes : un lapin avec deux doigts pour les oreilles fait toujours un tabac.

Un cadran solaire dans le jardin

Par une journée ensoleillée, l'expérience passe dehors, et le soleil devient la lampe de poche.

Plantez un bâton bien droit dans la terre, ou dressez un crayon dans une boule de pâte à modeler sur une feuille de papier, sur le rebord d'une fenêtre ensoleillée.
Le matin, marquez le bout de l'ombre avec un caillou ou un trait de craie.
Revenez environ toutes les heures et ajoutez un repère. Notez l'heure sur le papier, ou dites-la à voix haute et laissez votre enfant retenir où va chaque caillou.
Avant chaque passage, demandez : « Où sera l'ombre cette fois ? Plus longue ou plus courte ? »

L'après-midi, vous aurez un éventail de repères. L'ombre bouge parce que le soleil se déplace dans le ciel, et elle est la plus courte vers le milieu de la journée, quand le soleil est le plus haut. C'est la même idée que la lampe tenue bien haut au-dessus du bloc. Le lendemain, à une heure que vous avez notée, vérifiez si l'ombre tombe sur le même caillou. Si oui, votre enfant a fabriqué une horloge avec un bâton.

Rappelez à tous de regarder l'ombre, pas le soleil. On ne regarde jamais le soleil en face.

Le thème « Espace » de Dologi propose les casse-tête « Le rayon de lumière » et « Tourne les miroirs » : les enfants suivent la lumière d'une lampe de poche, voient où les miroirs l'envoient et quelles choses l'arrêtent. C'est le même raisonnement sur les endroits où la lumière peut ou ne peut pas aller, travaillé par petites étapes.

En bref

Une lampe de poche, un bloc et une pièce tamisée suffisent pour découvrir que les ombres tombent à l'opposé de la lumière et s'allongent quand la lumière est basse.
Triez les objets selon la quantité de lumière qu'ils laissent passer, puis testez chaque tas avec la lampe.
Un spectacle d'ombres sur le mur transforme les règles en jeu : approchez-vous pour faire un géant.
Un bâton au soleil devient un cadran solaire : marquez l'ombre toutes les heures, prédisez le prochain repère et ne regardez jamais le soleil en face.