1-STL-PL
T.P. Détermination de la distance focale par la méthode de conjugaison.
I- But : utiliser un banc d'optique de précision et déterminer la distance focale d'une lentille convergente par la relation de conjugaison :
1 1 1
OA' OA− =OF'=k II- Manipulations :
* Expérience 1 : Mettre en place la source-objet à une extrémité du banc et l'écran à l'autre extrémité. Placer la lentille convergente sur le banc au voisinage de la source, déplacer la lentille jusqu'à ce qu'une image nette se forme sur l'écran.
Noter les positions de la source (objet), de la lentille et de l'écran. On laissera la source et la lentille fixes et on replacera cinq fois l'écran. Remplir la première ligne du tableau ci-dessous et déterminer f ' .
* Expérience 2 : placer la lentille à environ 2f ' de l'objet, chercher la netteté de l'image en déplaçant l'écran. On procèdera aux mêmes relevés des positions que pour l'expérience 1.
* Expérience 3 : Placer l'écran en bout de banc et déplacer la lentille à partir de l'écran vers la source jusqu'à obtention d'une image nette (au besoin, examiner l'image à l'aide d'une loupe). On ne touche plus à la lentille, mais on replacera 5 fois l'écran.
.Pour toutes ces expériences, on appellera :
x
A la position de l'objet sur le banc,x
L la position de la lentille etx
A' celle de l'écran.(On donnera la valeur moyenne de cinq pointés pour
x
A' )Δ
x
Let Δx
A sont les incertitudes de lecture de la position de la lentille et de la source (à estimer)Δ
x
A' est l'incertitude absolue sur la position de l'écran obtenue par la méthode statistique.i
eto
sont respectivement les tailles de l'image et de l'objet.Nous aurons donc : p = OA x= A −xL Δp = Δ
x
L+
Δx
A p' = OA' x= A'−xL Δp' = Δx
A'+
Δx
LTableau de mesures récapitulatif :
p p' Δp Δp' k Δk f ' Δf ' p'/p i/o
Exp.1 Exp.2 Exp.3
Remarques : * Incertitude absolue sur k : 1 1
k = p p
⎛ ⎞ ⎛ ⎞ Δ Δ⎜ ⎟+ Δ⎜ ⎟
⎝ ⎠ ⎝ ⎠' et 1 2
p p
⎛ ⎞ Δp Δ⎜ ⎟=
⎝ ⎠
* Incertitude absolue sur f' = 1
k donc Δf' = f'2.Δk
On exprimera le résultat pour chaque série de mesure sous la forme
f ' = ... ± Δf ' III- Exploitation.
* Les valeurs de f ' obtenues lors des trois expériences sont-elles concordantes ?
* Tracer le graphe de 1/p' en fonction de 1/p (prendre les valeurs absolues) : quel est le coefficient directeur de la droite obtenue ? Quelle est la signification de l'ordonnée à l'origine ?
* Comparer les deux dernières colonnes du tableau et commenter le résultat.
* Faire une détermination de la distance focale de la lentille utilisée à l'aide du montage collimateur-viseur préparé sur le bureau et comparer cette valeur aux trois autres valeurs obtenues plus haut.
