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1ère S Thème : Couleurs et images TP n°4
Physique Les lentilles et la construction graphique d’une image Chap.1
But du TP : Reconnaitre les lentilles. Modéliser le comportement d’une lentille mince convergente. Construire la marche des rayons lumineux qui la traversent. Déterminer la nature et le sens de l’image d’un objet.
I. Introduction sur les lentilles Quelques définitions
Une lentille est représentée par une double flèche verticale (voir ci- contre).
Elle est caractérisée par son axe de symétrie ou axe optique, son centre de symétrie O ou centre optique, son foyer objet F et son foyer image F’. Le point F’ est symétrique de F par rapport au centre optique O.
On définit la distance focale f ’ d’une lentille comme la distance séparant le centre optique O du foyer image F’ qu’on note OF’.
Travail à faire
1) Vous disposez de différentes lentilles. Vous devez les regrouper en deux groupes distincts par un critère que vous indiquerez.
2) Certaines lentilles sont convergentes, les autres sont divergentes. Schématiser l’expérience réalisée au tableau.
3) Une lentille est aussi caractérisée par sa vergence C (en dioptries ). Parmi les lentilles convergentes, en observant une donnée de chaque lentille, trouver un lien relativement simple entre la vergence C et la distance focale f ’ = OF’ (en m) que vous pouvez mesurer à l’aide d’une expérience simple. Penser à l’image du Soleil par une lentille.
vergence C (en dioptries )
distance focale f ’ = OF’
En cm En m
+2 +3 +8
II. Les règles de construction graphique d’une image
Sur la page d’accueil d’internet, rechercher l’animation suivante sur les lentilles convergentes : Lentille sphérique mince dans les conditions de Gauss (G. Tulloue)
La flèche verticale A1B1 représente un objet lumineux vertical et perpendiculaire à l’axe optique donnant une image A2B2. 1. Quelles sont les règles de construction d’une image ?
Ne pas afficher les valeurs et la grille pour cette partie.
En changeant la position de l’objet A1B1 par rapport à la lentille, A1B1 toujours à gauche de la lentille, décrire de façon précise les trois tracés qui permettent de construire une image.
Faire vérifier par le professeur.2. Tracés de rayon avec beaucoup de soin !!!
Sur le papier millimétré joint, réaliser un schéma avec une lentille convergente de vergence C = + 8,0 .
Attention : horizontalement les distances réelles sont divisées par 2 ; verticalement, les distances réelles sont multipliées par 2
Pour le schéma n°1, l’objet A1B1 de 1,0 cm de haut est placé à 30 cm à gauche de la lentille. Déterminer graphiquement l’image A2B2 de A1B1 en exploitant deux des trois règles de construction.
Refaire 3 autres schémas (n°2, n°3, n°4) en plaçant l’objet de 1,0 cm de haut à gauche de la lentille à des distances respectives de 25 cm, 12,5 cm et 4,0 cm.
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3. Observations à l’aide du banc d’optique
Réaliser le montage ci-dessous en plaçant l’objet à 30 cm de la lentille de vergence C = + 8,0 . (schéma n°1)
3.1. A partir de l’observation, dire :
Si l’image est réelle ou virtuelle.
Si l’image est droite ou inversée.
Si la taille de l’image est plus grande ou égale ou plus petite à celle de l’objet.
3.2. Refaire ces observations pour les 3 autres schémas précédents.
3.3. Vos observations sont-elles cohérentes avec la construction graphique faite à la partie précédente ? III. Notations algébriques et grandissement
Utiliser sur l’animation précédente l’affichage de la grille et des valeurs.
1) Si l’objet est réel, que peut-on dire de la valeur algébrique OA1 ? Et si l’objet est virtuel ? 2) Si l’image est réelle, que peut-on dire de la valeur algébrique OA2 ? Et si l’image est virtuelle ?
3) Pour une position donnée de l’objet, en utilisant les valeurs de la position objet et de la position image, trouver le calcul pour trouver la valeur du grandissement, noté , indiqué.
A1 A2
A1
B1
