Arts et physique chimie 2 - Formation des images à travers une lentille convergente
Objectifs :
- Déterminer les caractéristiques de l’image d’un objet lumineux formée à travers une lentille convergente dans différents cas.
- Modéliser les différentes situations par le tracé de rayons lumineux.
Contexte : Présentation de différents systèmes optiques utilisant le principe de formation des images à travers une lentille convergente :
Dans chacun des cas, repérer si possible : - (Ob) l’objet dont on désire observer l’image - (L) la lentille
- (Im) l’endroit où se trouve l’image Appareil photo :
Vidéoprojecteur :
Rétroprojecteur :
Loupe :
I- Distance focale
Vous disposez d’une lentille convergente de vergence C=3,0. La vergence exprimée en dioptrie () est l’inverse de la distance focale f’ exprimée en mètres (m) : C=1/f’
Calculez sa distance focale f’: [Ana]
II- Cas n°1 : La lentille est placée à 100,0 cm de l’objet
II.1 Observation de l’image [Réa]
Réalisez le montage correspondant au cas n°1 et essayez d’obtenir l’image de l’objet sur l’écran.
Rmq : En optique, on parle d’image quand elle est nette.
II.2 Caractéristiques de l’image [Réa]
Indiquez les caractéristiques de l’image : - Position (Quantitativement/Avec une valeur) : - Nature : Est-elle observable sur l’écran ? - Sens (par rapport à l’objet) :
- Taille (Valeur à mesurer) :
Appelez le professeur pour vérification.
II.3 Modélisation [Ana]
En optique, le point image B’ d’un objet B donnée par une lentille est l’intersection des rayons lumineux issus de B, qui émergent de la lentille ou leur prolongement.
Placez les points particuliers O, F et F’ vus en cours sur le schéma suivant en respectant l’échelle horizontale de 1/10.
Tracez 3 rayons particuliers afin d’obtenir l’image B’ du point B
En déduire la position du point image A’ de A.
Appelez le professeur pour vérification.
II.4 Validation du modèle [Val]
Justifiez que le modèle est valide :
III- Cas n°2 : La lentille est placée à 50,0 cm de l’objet
III.1 Observation de l’image [Réa]
Réalisez le montage correspondant au cas n°2 et essayez d’obtenir l’image de l’objet sur l’écran.
III.2 Caractéristiques de l’image [Réa]
III.3 Modélisation [Ana]
III.4 Validation du modèle [Val]
Justifiez que le modèle est valide :
Appelez le professeur pour vérification.
IV- Cas n°3 : La lentille est placée à 20,0 cm de l’objet
IV.1 Observation de l’image [Réa]
Réalisez le montage correspondant au cas n°3 et essayez d’obtenir l’image de l’objet sur l’écran.
Si vous n’obtenez pas d’image sur l’écran, regardez brièvement en direction de l’objet à travers la lentille.
IV.2 Caractéristiques de l’image [Réa]
IV.3 Modélisation [Ana]
IV.4 Validation du modèle [Val]
Justifiez que le modèle est valide :
Appelez le professeur pour vérification.
V- Etude des différents cas à l’aide de l’animation [Val-Com]
A l’aide de l’animation « lentille convergente », proposez un récapitulatif des caractéristiques de l’image en fonction de la position de l’objet.
Aide : On pourra étudier les cas OA>2f’, 2f’>OA>f’ et OA<f’
