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1^ere S

Devoir de sciences physiques n°1

Nom :...

Prénom :...

Connaître (C) : .../10 Appliquer (A) : .../10 Raisonner (R) : .../4 Communiquer (Co): ..../1

Le devoir devra être rédigé sur une copie double, et le sujet inséré dans cette copie. Le devoir comporte 4 exercices et 2 pages. Le barème est donné à titre indicatif. L'usage de la calculatrice programmable est autorisé.

C A R Co Exercice 1 : Les formules en optique (3 points)

1- Rappeler la formule mathématique qui lie la vergence C d'une lentille à sa distance focale f', en précisant bien les unités des grandeurs.

2- Rappeler la relation de conjugaison d'une lentille mince.

3- Rappeler la formule mathématique du grandissement.

Exercice2 : L’œil, système optique (7 points)

L’œil peut-être modélisé en optique par l'association d'un diaphragme, d'une lentille mince convergente et d'un écran.

1- Associer chacun des éléments du modèle optique de l’œil à la partie de l’œil qu'il modélise.

2- a) Sans soucis d'échelle, démontrer à l'aide de deux schémas que l’œil doit modifier la distance focale du cristallin afin de maintenir une image nette lorsque l'objet s'approche de l’œil.

2-b) Comment appelle-t-on le phénomène décrit dans la question 2-a).

3- Quel est le rôle du diaphragme ?

Exercice 3 : Comprendre le fonctionnement d'une loupe (6 points)

Pour observer des détails tous petits, on a parfois recours à l'utilisation d'une loupe. La loupe est une lentille convergente et permet d'obtenir une image agrandie.

Un observateur observe à travers une loupe constitué d'une lentille de distance focale f' = 10 cm, un objet de longueur AB=1,0cm . Cet objet est situé a OA=−5,0cm de la lentille.

1- Sur la feuille de papier millimétré et en taille réelle : a) Placer les points O, F' et F sur l'axe optique.

b) Placer l'objet AB

c) Tracer le rayon issu de B et passant par le centre optique O.

d) Tracer le rayon issu de B et parallèle à l'axe optique.

e) Tracer le rayon issu de B et dont le prolongement passe par F.

f) L'image B' du point B se trouve à l'intersection des prolongements des rayons lumineux issus de B. Tracer l'image

A ' B' .

2- Donner les caractéristiques de l'image A ' B' .

3- Déterminer graphiquement la taille A ' B' et la position OA' de l'image donnée par la loupe.

4- Calculer le grandissement de cette lentille.

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Exercice 4 : L'appareil photographique (8 points)

On suppose que l'objectif d'un appareil photographique numérique peut- être modélisé par une lentille mince convergente de distance focale f' = 50,0 mm. L'image se forme sur un capteur.

1-a) Calculer en dioptries la vergence de cette lentille.

1-b) Par quelle expérience simple peut-on vérifier en travaux pratiques la valeur de la distance focale de la lentille ?

2- On photographie une tour, de hauteur AB=20,0m située à 100m de l'objectif. Déterminer l'expression de la distance entre l'objectif et le capteur et justifier par le calcul que cette valeur vaut OA '=5,00×10⁻²m

3-a) Calculer le grandissement de l'objectif de l'appareil photo.

3-b) En déduire la taille de l'image A ' B'

4- On photographie désormais un personnage situé à 2,00m de l'objectif. Déterminer la nouvelle position à donner au capteur par rapport à l'objectif.

5- Comment appelle-t-on l'action qui consiste à modifier la distance entre l'objectif et le capteur afin d'obtenir une image nette sur le capteur ?

Soin – Rédaction – Rigueur : 1 point

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