19/05/2019 Optique_1.doc 1/4
Thème : Dans l’optique d’une spécialité de 1ère MPS
Physique Les lentilles et la construction graphique d’une image Séance n°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 le grandissement d’un objet.
I. Introduction sur les lentilles Quelques définitions
Une lentille convergente 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 car certaines lentilles sont convergentes, les autres sont divergentes. Comment les distinguer ?
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2) Parmi les lentilles convergentes, vous pouvez mesurer à l’aide d’une expérience simple la distance focale de la lentille. Penser à l’image du Soleil par une lentille.
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Vergence C (en dioptries )
mesure expérimentale de la distance focale f ’ = OF’
C = 1/OF’
avec OF’ en m
En cm En m
+2
+3 +8
II. Les règles de construction graphique d’une image
Sur la page d’accueil d’internet, retrouver l’animation suivante sur les lentilles convergentes :
http://www.sciences.univ-nantes.fr/sites/genevieve_tulloue/optiqueGeo/lentilles/lentille_mince.html (G. Tulloue)
La flèche verticale A1B1 représente un objet lumineux vertical et perpendiculaire à l’axe optique donnant une image A2B2 par la lentille L.
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1. Quelles sont les règles de construction d’une image ?
Ne pas afficher les valeurs et la grille pour cette partie.
1.1. 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.
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Faire vérifier par le professeur.2. Tracés de rayon avec beaucoup de soin !!!
Sur le papier millimétré joint, réaliser la construction graphique avec une lentille convergente de distance focale 12,5 cm. Attention : horizontalement les distances réelles sont divisées par 5 ; verticalement, les distances sont réelles. Pour le schéma n°1, l’objet A1B1 est déjà placé.
2.1. Pour le schéma n°1, l’objet A1B1 de 1,0 cm de haut est placé à 30,0 cm à gauche de la lentille. Déterminer graphiquement l’image A2B2 de A1B1 en exploitant deux des trois règles de construction.
2.2. 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 25,0 cm, 20,0 cm et 15,0 cm.
Faire vérifier par le professeur.3. Observations à l’aide du banc d’optique
Réaliser le montage ci-dessous en plaçant l’objet (lettre F) à 30 cm de la lentille de distance focale 12,5 cm.
(schéma n°1)
3.1. A partir de l’observation, dire pour le schéma n°1 :
Si la taille de l’image est plus grande ou égale ou plus petite à celle de l’objet : ………
Noter la taille de l’objet et celle de l’image : A1B1 = ……. cm ; A2B2 = …….. cm
Noter la position de l’image : OA2 = ……… cm
Faire vérifier par le professeur.3.2. Refaire ces observations pour les 3 autres schémas précédents.
Schéma n°2 : Image est plus grande ou égale ou plus petite à celle de l’objet : ………
A1B1 = ……. cm ; A2B2 = …….. cm ; OA2 = ……… cm
Schéma n°3 : Image est plus grande ou égale ou plus petite à celle de l’objet : ………
A1B1 = ……. cm ; A2B2 = …….. cm ; OA2 = ……… cm
Schéma n°4 : Image est plus grande ou égale ou plus petite à celle de l’objet : ………
A1B1 = ……. cm ; A2B2 = …….. cm ; OA2 = ……… cm
3.3. Vos observations sont-elles cohérentes avec la construction graphique faite à la partie précédente ?
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A1 A2
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III. Grandissement
Utiliser l’animation :
http://www.sciences.univ-nantes.fr/sites/genevieve_tulloue/optiqueGeo/lentilles/lentille_mince.html (G. Tulloue) et afficher la grille et les valeurs.
1) Le grandissement, noté , est une grandeur supérieure à 1 si l’image est plus grande que l’objet.
A partir des mesures précédentes, trouver une relation simple entre le grandissement , A1B1 et A2B2 puis entre le grandissement , OA1 et OA2.
2) Pour chaque position donnée de l’objet (30 cm, 25 cm, 20 cm et 15 cm), trouver par le calcul la valeur du grandissement, noté .
3) Comparer ces différentes valeurs avec les valeurs issues des mesures expérimentales et conclure.
A1
B1
