4.2 Situation 5 : foyers objets (22 octobre 1996, 90 minutes)

Cette situation a pour but de passer de ce qui a été vu (les foyers images) aux foyers objets, principal et secondaires. En sous-main est censé se construire le concept de faisceaux convergents et divergents, que la lentille transforme. Elle fonctionne sur une utilisation d’abord de l’ordinateur pour définir le foyer principal objet, puis les foyers secondaires. Puis l’expérience vient corroborer ce qui a été fait avec l’ordinateur.

Dans un premier temps (étape 5-1-1), l’enseignant fait des rappels sur ce qui a déjà été vu : les foyers images principal et secondaires, les conditions de Gauss, en reprenant explicitement l’exemple de la constellation d’Orion ; Emmanuel se montre particulièrement actif et se souvient bien des règles portant sur la traversée de la lentille par les rayons. A aucun moment cependant il ne les relie au champ expérimental (c’est l’enseignant qui parle de ce que cela signifie pour la formation de l’image des étoiles, int. 5/67). Au cours de ces rappels et bien que cette réflexion n’ait rien à voir avec le contexte du point de vue de l’enseignant, Emmanuel évoque une « loi de l’agrandissement » (s5-1-1, int. 5/79). C’est une nouvelle fois la marque de l’importance qu’il accorde à cette question, le signe que de son propre point de vue le contexte implique la question de la taille de l’image.

À l’interrogation de l’enseignant ‘« comment un faisceau incident divergent va-t-il être transformé par la lentille »’, il fournit une réponse immédiate ‘« l’image est symétrique de l’objet par rapport à la lentille »’ (s5-2-1, int. 5/100, qu’il formule d’ailleurs ‘« l’image du point A sera le symétrique par rapport à l’axe »’). Il semble que ce soit une réminiscence erronée de son cours de Seconde, car la forme sous laquelle cette connaissance apparaît est d’abord une formule extraite de son contexte (« OA égale OA’ », int. 5/97). Il le dit explicitement plus loin (étape s5-2-2, int. 5/130). En tous cas cela veut dire bien sûr que pour lui l’image en question est localisée.

Cette réponse est intéressante, car cette localisation de l’image dans le modèle physique est contradictoire avec la position dominante d’Emmanuel. Il semble que sa conception initiale, ici, cède le pas à des savoirs scolaires antérieurs. De plus il semble que le problème de la formation de l’image d’un point source à distance finie apparaisse au départ à Emmanuel comme radicalement différent de la référence expérimentale précédente, où la source (l’étoile) était à l’infini. La différence peut consister justement en ce que la présence de l’objet à distance finie, perçue sur le schéma, peut provoquer la résurgence des savoirs scolaires antérieurs, qui déterminent la réponse fournie. On voit sur cet exemple combien la citation de Roth (1998, p. 1022) (voir chapitre 2, paragraphe 2.2) est pertinente.

L’idée d’agrandissement intervient quand Emmanuel doit, sous l’action conjuguée de l’enseignant qui lui pose la question et de ce qu’il voit sur l’écran de l’ordinateur, abandonner l’idée qu’il y a égalité entre les distances à la lentille de l’image et de l’objet (étape s5-2-3, int. 5/144 et 5/151). Dans la même étape il répète que F est l’image de F’ par rapport à O, et que F est symétrique de F’ par rapport à O (int. 5/165), ce qui est d’une certaine façon faire renaître l’idée précédente (OA égale OA’) qu’il a officiellement rejetée. Emmanuel est assez à l’aise dans la phase-modèle qui constitue l’épisode 3, où la notion d’image n’intervient pas ; les seuls problèmes qu’il se pose portent en fait sur la manipulation du logiciel. Dans la fin de la situation l’image n’intervient pas non plus.