1-STL-PL
T.P. Mesure de la distance focale d'un miroir sphérique concave à l'aide d'un collimateur et d'un viseur.
I – Principe : Un collimateur C donne d'un objet placé dans le plan focal de son objectif (fente du collimateur) une image à l'infini qui joue le rôle d'objet pour le miroir M. L'image définitive se forme dans le plan focal du miroir M. Un viseur V permet de pointer cette image, puis le miroir lui-même.
La translation de V, d'une mise au point à l'autre, mesure la distance focale du miroir.
Axe du banc
Lunette Lampe Na
Collimateur
Miroir
S F
Vue de dessus
II – Mise en place – Réglage :
1- Régler la lunette sur l'infini (mise au point sur un objet très éloigné). Se servir de cette lunette pour régler le collimateur (voir TP précédents) (Pour cette opération, on met le collimateur et la lunette sur le banc)
2- Placer le collimateur en dehors du banc, mais très près de celui-ci, sur un support. Eclairer la fente du collimateur (lampe à vapeur de Na par ex.). Régler la hauteur et l'orientation du collimateur pour que la lumière tombe sur la miroir. Tourner légèrement le miroir autour de son axe vertical pour que l'œil placé dans l'axe du banc perçoive la lumière réfléchie par le miroir.
3- En interposant une feuille de papier sur le trajet du faisceau réfléchi, chercher l'image de la fente. Ceci donne une idée de l'emplacement du plan focal du miroir (donc de la distance focale cherchée).
4- Augmenter considérablement le tirage de la lunette et chercher la position permettant une mise au point sur la surface du miroir (prendre comme repère des rayures ou un petit papier collé sur la surface du miroir). Noter la position de la lunette et vérifier qu'il y encore assez de place sur le banc pour la reculer de la valeur de la distance focale évaluée précédemment (sinon, il faudrait encore augmenter le tirage de la lunette et recommencer la mise au point sur la surface).
5- Reculer la lunette et pointer maintenant l'image de la fente située dans le plan focal. Noter la nouvelle position de la lunette.
6- La différence entre ces deux abscisses donne avec précision la distance focale cherchée.
III- Mesures et résultat :
Faire 8 mises au point successives sur le plan focal puis sur la surface du miroir.
Donner la valeur moyenne des résultats. Evaluer l'incertitude sur les deux abscisses.
Donner le résultat final :
S F
f = x - x ± Δ f
Opérer de façon identique pour chacun des miroirs proposés.
N.B. : La méthode est applicable à un miroir convexe mais le ponté du foyer n'est possible que si le viseur pointe à une distance supérieure à la distance focale du miroir.
