1 RAPPEL : LA PROPAGATION DE LA LUMIERE, LA VUE transmision rectiligne, condition de vision,
loi de Descartes, réfraction, indice e réfraction, vitesse de propagation OBSERVATION PREPARATOIRE (avec le prof) 2 POINT FOCAL
A l'aide d'une maquette, on observe la trajectoire d'un rayon lumineux à travers une lentille cylindrique (i.e. comprise entre de deux morceaux de cylindre).
Le phénomène observé ici est similaire à celui observé à travers une lentille sphérique (i.e.
comprise entre deux morceaux de sphères)
nota on appelle axe optique l'axe perpendiculaire au plan moyen de la lentille en son centre.
- rayon passant par le centre de la lentille :
-Rayon parallèle à l'axe optique et à proximité du centre :
Définitions :
On appelle lentille convexe _____________________________________________________
On appelle lentille concave _____________________________________________________
On appelle point focal ________________________________________________________
On appelle distance focale _____________________________________________________
On appelle Vergence ___________________________________________________________
Propriété : f = 1 / Vergence
"Objet à l'infini"
Quand un objet est très loin de la lentille, ( en pratique, c'est déjà vrai pour d > 20 f ) les rayons lu- mineux provenant d'un même point de cet objet arrivent presque parallèles entre eux. Ils conver- gent alors tous dans le plan focal
L'image d'un objet lointain se forme dans le plan focal
Si nécessaire, passer directement
page 4, §6
TRAVAUX PRATIQUES
3 FORMATION D'UNE IMAGE SUR UN ECRAN, POSITION DE L'IMAGE
3.1 Dispositif expérimental
(représenter ici le dispositif utilisé)
3.2 Protocole expérimental
L'objet dont on veut réaliser l'image est une fente lumineuse représentant la lettre F.
On place l'objet et la lentille sur deux positions fixes sur le rail, à environ _______cm l'un de l'autre. On ne les déplacera plus pendant toutes les actions de ce paragraphe 1.
-> préparer trois lentilles convexes différentes
-> placer la moins bombée des lentilles dans le support à lentilles
-> placer l'écran sur le rail et chercher la position de l'écran permettant d'obtenir l'image la plus nette. Relever la distance Di qui sépare alors l'image (l'écran) de la lentille.
-> sans déplacer le support de lentille ni l'objet, répéter la mesure ci-dessus pour des lentilles de plus en plus bombées
Mesures
3.3 Conclusion
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
lentille Di
la moins bombée l'intermédiaire la plus bombée
4 FORMATION D'UNE IMAGE SUR UN ECRAN FIXE
4.1 Dispositif expérimental
Nous utiliserons le même dispositif qu'au paragraphe 1 ci-dessus.
4.2 Protocole expérimental
L'objet dont on veut réaliser l'image est toujours la fente lumineuse représentant la lettre F.
On place l'écran et la lentille sur deux positions fixes sur le rail. On ne les déplacera plus pendant toutes les actions de ce paragraphe 2.
-> préparer trois lentilles convexes différentes
-> placer la moins bombée des lentilles dans le support à lentilles
-> placer l'objet sur le rail et chercher la position de l'objet permettant d'obtenir l'image la plus net- te sur l'écran. Relever la distance Do qui sépare alors l'objet de la lentille.
-> sans déplacer le support de lentille ni l'écran, répéter la mesure ci-dessus pour des lentilles de plus en plus bombées.
Mesures
4.3 Conclusion
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
4 RECHERCHE DU PLAN FOCAL 4.1 Dispositif expérimental
Nous utiliserons le même dispositif qu'aux paragraphes 1 et 2 ci-dessus. Nous utiliserons une seule lentille de vergence connue (dans notre labo, elle est généralement indiquée sur la lentille)
4.2 Protocole expérimental
Placer l'objet à une extrémité du rail, placer l'écran à l'autre extrémité. Déplacer la lentille depuis l'écran jusqu'à obtenir l'image la plus nette. Mesurer la distance Di. Vérifier si
Di = __________ m V = __________ ∂
lentille Di
la moins bombée l'intermédiaire la plus bombée
Di = 1 ____ V
6 SYNTHESE
6.1 Construction d'une image optique (lentille convergente)
Nous avons observé lors des travaux pratiques deux phénomènes qui suffisent à eux seuls à construire l'image donnée d'un objet par une lentille :
- tout rayon passant par le centre optique de la lentille ____________________________________
_______________________________________________________________________________
- tout rayon arrivant parallèlement à l'axe optique ______________________________________
_______________________________________________________________________________
Schéma :
axe optique ____________________________________________________________________
Centre optique Foyer
6.2 Principales caractéristiques d'une lentille
L'axe normal (=perpendiculaire) au plan moyen de la lentille est appelé axe optique
Il existe, proche du centre géométrique de la lentille (très exactement en son centre géométrique pour une lentille symétrique) un point particulier appelé centre optique. Un rayon passant par le centre optique n'est pas dévié.
Tous les rayons parallèles à l'axe optique sont déviés et croisent l'axe optique en un même point ap- pelé foyer de la lentille.
La distance focale est la distance entre le foyer de la lentille et son centre optique. Elle se mesure en mètres et on la note généralement f (elle est souvent exprimée en mm).
On appelle vergence de la lentille, habituellement notée C, la grandeur :
Cette grandeur s'exprime en m-1, c'est à dire en Dioptrie (
d
)Cas de rayons parallèles à l'axe optique, avec un petit angle par rapport à l'axe optique (notion de plan focal, image...)
C = 1
___ f
6.3 Existence de deux foyers très important pour la lunette astro ! insister lourdement ! De même qu'il existe un foyer image (voir ci-dessus), il existe un foyer objet :
Propriété :
Tout rayon provenant du foyer objet sort de la lentille parallèle à l'axe optique.
axe optique ____________________________________________________________________
Construction d'un faisceau issu d'un point A du plan focal, hors axe optique : Le rayon AO passe par le centre : il n'est pas dévié.
Tous les rayons issus de A sont parrallèles entre eux car A est dans le plan focal.
Tous les rayons issus de A sont parllèles à AO derrière la lentille (faire schéma)
7 LENTILLES DIVERGENTES
On a vu qu'une lentille convergente concentre la lumière d'un faisceau parallèle à son axe optique en un point appelé foyer.
Un faisceau de lumière rectiligne frappant une lentille divergente en ressort sous forme d'un faisceau divergent (d'où le nom de la lentille).
Hors programme :
La lumière semble alors sortir d'un point unique, situé en amont de la lentille, également appelé foyer de la lentille.
axe optique ____________________________________________________________________
Intérêt : la composition de deux lentilles (convergente + divergente) permet d'obtenir une image virtuelle grossie et non renversée d'un objet très lointain ou situé à l'infini :
axe optique ____________________________________________________________________
8 MIROIRS SPHERIQUES
Un mirioir sphérique concave a les mêmes propriétés qu'une lentille :
Tous les rayons arrivant parallèles à l'axe optique sont réfléchis vers un point unique appelé foyer.
Tous rayons arrivant parallèles entre eux sont réfléchis vers un point unique situé dans le plan fo- cal.
et réciproquément...
(schémas...)
8 MIROIRS SPHERIQUES
Un mirioir sphérique concave a les mêmes propriétés qu'une lentille :
Tous les rayons arrivant parallèles à l'axe optique sont réfléchis vers un point unique appelé foyer.
Tous rayons arrivant parallèles entre eux sont réfléchis vers un point unique situé dans le plan fo- cal.
et réciproquément...
(schémas...)
