Optics Light Lab: Ray Tracing
Optics Light Lab: Ray Tracing — Un simulateur d’optique où miroirs, lentilles et prismes tracent chaque rayon
Optics Light Lab: Ray Tracing est un simulateur d’optique Android gratuit qui rend l’optique géométrique concrète et interactive. Placez des miroirs, des lentilles et des prismes sur un banc optique 3D : un moteur de tracé de rayons recalcule chaque réflexion et chaque réfraction à mesure que vous les déplacez. Les 38 leçons, 18 laboratoires et 50 niveaux de puzzles laser sont tous évalués par ce même moteur, et l’application fonctionne entièrement hors ligne.
- Prix
- Gratuit, mise à niveau Pro
- Plateformes
- Android
- Langues
- 10
L’arc-en-ciel est calculé, pas dessiné.
Passez le laser en lumière blanche et dirigez-le vers un prisme : un rayon se déploie en sept longueurs d’onde tracées séparément, chacune déviée selon son propre indice de réfraction. Aucun trajet pré rendu ne se trouve en arrière-plan : lorsque votre angle est incorrect, vous voyez exactement de combien.
Ce que c’est
Optics Light Lab: Ray Tracing est une application Android gratuite pour apprendre l’optique géométrique grâce à un simulateur de tracé de rayons en temps réel. Elle propose 38 leçons réparties dans quatre mondes (Réflexion et réfraction, Lentilles et miroirs, Dispersion et couleur, Optique avancée), 18 laboratoires sur banc optique, 4 simulations interactives, un bac à sable avec 9 types d’éléments et 15 matériaux optiques, ainsi que 50 puzzles laser. Chaque leçon, chaque schéma, chaque laboratoire et chaque puzzle est intégré à l’appareil : l’application fonctionne donc hors ligne.
Dans l’application
À quoi elle ressemble
Contexte
Comment les miroirs, les lentilles et les prismes dévient-ils la lumière, et qu’est-ce que le tracé de rayons ?
L’optique géométrique considère la lumière comme un ensemble de rayons qui se déplacent en ligne droite jusqu’à rencontrer une surface. Sur un miroir, un rayon se réfléchit de sorte que l’angle d’incidence soit égal à l’angle de réflexion. À la frontière entre deux matériaux, comme l’air et le verre, il est dévié selon la loi de Snell. Le tracé de rayons consiste à suivre chaque rayon à travers toutes les surfaces qu’il rencontre ; c’est ainsi qu’un ordinateur peut montrer où une lentille focalise un faisceau ou comment un prisme sépare la lumière blanche en différentes couleurs. Comme les règles sont exactes, un simulateur peut vérifier votre réponse en traçant le faisceau et en déterminant s’il atteint la cible.
Loi de la réflexionl’angle d’incidence est égal à l’angle de réflexion
Un rayon qui frappe une surface lisse repart selon le même angle que celui avec lequel il est arrivé, mesuré par rapport à la normale, c’est-à-dire la ligne perpendiculaire à la surface. Une erreur fréquente consiste à mesurer l’angle par rapport à la surface du miroir elle-même.
Loi de Snell et indice de réfractioncomment la lumière se dévie en entrant dans le verre
Lorsque la lumière passe d’un matériau à un autre, sa vitesse et sa direction changent. L’indice de réfraction de chaque matériau, de la glace au diamant, détermine l’importance de sa déviation ; plus l’indice est élevé, plus le rayon est dévié.
Équation des lentilles mincesoù une lentille forme une image
Pour une lentille mince, 1/f est égal à 1/do plus 1/di, ce qui relie la distance focale f à la distance de l’objet et à la distance de l’image. Cela explique pourquoi une lentille convergente peut former une image plus grande, plus petite, droite ou inversée selon la position de l’objet.
Dispersion et réflexion totale internedispersion des couleurs et lumière piégée
La dispersion se produit parce que l’indice de réfraction varie légèrement selon la couleur : un prisme dévie donc davantage le bleu que le rouge. Au-delà d’un angle critique à l’intérieur d’un matériau plus dense, la lumière ne peut pas s’échapper et se réfléchit entièrement, ce qui est le principe des fibres optiques.
Fonctionnement
Comment une leçon et un laboratoire se complètent
Chaque leçon associe une courte explication à un banc optique interactif, afin que la règle et sa représentation apparaissent simultanément.
Lisez la règle avec un schéma
Chaque leçon explique une notion, comme la loi de la réflexion, à l’aide d’un schéma dessiné à la main et d’une question de vérification instantanée. Des avertissements signalent les erreurs courantes, comme le fait de mesurer à partir de la mauvaise ligne.
Déplacez les éléments optiques sur le banc
Faites pivoter un miroir, remplacez une lentille ou placez un prisme sur le trajet du faisceau. Le traceur de rayons recalcule le trajet en temps réel, tandis que les curseurs consacrés à la loi de Snell, à la lentille mince, à l’angle critique et à la dispersion du prisme affichent leurs propres valeurs lorsque vous les faites glisser.
Prouvez-le avec un laboratoire ou un puzzle
Les laboratoires intégrés aux leçons sont évalués par le même moteur que celui qui dessine le faisceau. Les puzzles vous demandent de diriger le laser vers une cible en faisant pivoter et en plaçant des éléments optiques, depuis les tirs avec un seul miroir jusqu’aux parcours en escalier à trois miroirs, avec des prismes leurres et des bloqueurs.
Contenu
Contenu de l’application
38
Leçons dans 4 mondes
Réflexion et réfraction, Lentilles et miroirs, Dispersion et couleur, et Optique avancée, avec notamment la loi de Snell, les miroirs courbes, l’équation des lentilles minces et la réflexion totale interne.
50
Puzzles laser
Une série de labyrinthes lumineux dont chaque niveau a été vérifié par le moteur pour garantir qu’il est réalisable avant sa publication.
18
Laboratoires sur banc optique
Des activités pratiques intégrées aux leçons et évaluées par le moteur de tracé de rayons qui dessine le faisceau.
9
Types d’éléments du bac à sable
Miroirs plans, concaves et convexes, lentilles convergentes et divergentes, prismes, bloqueurs, cibles et laser. Faites glisser pour tourner autour de la scène, pincez pour zoomer et enregistrez vos créations pour les rouvrir plus tard.
15
Matériaux optiques réels
De la glace au diamant, chacun avec son propre indice de réfraction. Remplacez le verre d’un prisme et observez le spectre s’élargir ou se resserrer.
IA
Tuteur IA
Demandez une explication de ce qui se passe sur votre banc ou un indice lorsque vous êtes bloqué dans un puzzle. Les comptes gratuits bénéficient de 2 explications et de 1 indice par jour.
Pour qui
À qui elle s’adresse — et à qui elle ne s’adresse pas
Cette application vous convient si vous
- Vous étudiez la physique et voulez voir comment une lentille dévie la lumière, plutôt que de simplement mémoriser une formule
- Vous enseignez l’optique ou accompagnez des étudiants et voulez un banc optique qu’ils peuvent modifier et tester eux-mêmes
- Vous aimez les jeux de réflexion et appréciez orienter un laser avec des miroirs
- Vous vous demandez pourquoi un prisme forme un arc-en-ciel ou comment fonctionne la réflexion totale interne
- Vous devez étudier sans connexion, puisque le contenu est intégré pour une utilisation hors ligne
Ce n’est pas le bon outil si vous
- Vous avez besoin d’une app pour iPhone, car l’app est pour l’instant disponible uniquement sur Android
- Vous recherchez l’optique ondulatoire, comme les interférences et la diffraction, puisque l’app couvre l’optique géométrique
- Vous vous attendez à ce que les quatre mondes et les 50 puzzles soient gratuits : le Monde 1 et les 10 premiers niveaux sont gratuits, et Pro déverrouille le reste
- Vous n’aimez pas les publicités, car la version gratuite affiche des publicités entre les écrans
Questions
Foire aux questions
Quelle est la meilleure app pour apprendre l’optique et le ray tracing sur un téléphone ?
Un simulateur d’optique vous permet de modifier la configuration et d’observer la réaction de la lumière. Optics Light Lab: Ray Tracing associe 38 courtes leçons à un banc optique 3D interactif, où un moteur de ray tracing recalcule chaque réflexion et réfraction lorsque vous déplacez les miroirs, les lentilles et les prismes. L’app est gratuite pour commencer sur Android et fonctionne hors ligne.
Qu’est-ce que l’optique géométrique ?
L’optique géométrique modélise la lumière sous forme de rayons qui se déplacent en ligne droite et ne changent de direction qu’au niveau des surfaces, par réflexion et réfraction. Elle explique le fonctionnement des miroirs, des lentilles, des prismes et des instruments optiques simples. Optics Light Lab: Ray Tracing vous l’enseigne à travers quatre mondes, de la réflexion et de la réfraction à l’optique avancée.
Comment un prisme décompose-t-il la lumière blanche en couleurs ?
L’indice de réfraction du verre est légèrement plus élevé pour la lumière bleue que pour la lumière rouge, si bien que chaque couleur est déviée différemment à la surface. C’est ce qu’on appelle la dispersion. Dans Optics Light Lab: Ray Tracing, vous pouvez passer le laser en lumière blanche et observer un faisceau se déployer en sept longueurs d’onde tracées séparément.
Dois-je connaître la loi de Snell avant de commencer ?
Non. Le Monde 1 progresse de la loi de la réflexion à la loi de Snell, avec des schémas et des vérifications instantanées : une formule que vous avez seulement mémorisée devient quelque chose que vous pouvez tester. Optics Light Lab: Ray Tracing inclut également un curseur basé sur la loi de Snell qui calcule sa propre valeur au fur et à mesure que vous le faites glisser.
Que sont les puzzles laser ?
Il y a 50 niveaux dans lesquels vous devez orienter un laser vers une cible en faisant pivoter et en plaçant des éléments optiques. Les premiers niveaux utilisent un seul miroir, tandis que les suivants en utilisent deux ou trois, avec des prismes leurres et des bloqueurs. Optics Light Lab: Ray Tracing évalue chaque niveau avec le même moteur de ray tracing et a vérifié que chacun peut être résolu.
Optics Light Lab: Ray Tracing fonctionne-t-il hors ligne ?
Oui. Chaque leçon, schéma, laboratoire et puzzle est intégré à l’appareil : un vol ou l’absence de signal n’interrompt donc pas votre session. Le tuteur IA est la seule fonctionnalité qui nécessite une connexion pour répondre.
Que fait le tuteur IA ?
Il explique ce que fait votre banc optique et vous donne un indice lorsqu’un puzzle vous bloque. Dans Optics Light Lab: Ray Tracing, la version gratuite inclut 2 explications IA et 1 indice de puzzle par jour, tandis que Pro supprime ces limites.
Optics Light Lab: Ray Tracing est-il gratuit ?
L’app est gratuite sur Google Play et fonctionne avec des publicités entre les écrans. La version gratuite inclut l’intégralité du Monde 1 (10 leçons et 5 laboratoires), les niveaux de puzzle 1 à 10, un bac à sable de 5 éléments avec 3 bancs sauvegardés, 2 explications IA et 1 indice par jour. Pro déverrouille les Mondes 2 à 4 (28 leçons et 13 laboratoires supplémentaires), les niveaux 11 à 50, un bac à sable illimité et une aide IA illimitée, et supprime les publicités.
Existe-t-il une version pour iPhone ?
Pas pour le moment. Optics Light Lab: Ray Tracing est disponible sur les téléphones et tablettes Android via Google Play, et cette page renvoie uniquement vers cette fiche.
Quelles langues sont prises en charge ?
L’app et cette page sont disponibles en 10 langues, et l’app propose partout un thème clair et un thème sombre.
Commencer
Placez un miroir dans le faisceau et observez ce qui se passe
Commencez gratuitement sur Android, en 10 langues.
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