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Un instrument d'optique fonctionnant à l'aide d'une lentille et d'un miroir plan ... '
Le centre optique O de la lentille est situé à une distance h = 100 mm du point ...
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Correction ACTIVITE + TP + COURS : (chapitre 2 sur les mécanismes optiques de la vision
A°) QUELLES SONT LES CARACTERISTIQUES DUNE LENTILLE CONVERGENTE ?
1°) Centre optique et axe optique :
2°) Foyers et distance focale :
a) Foyer image et distance focale :
Expérience :
Le professeur fait arriver un faisceau de rayons lumineux parallèles à laxe optique sur une lentille convergente L. Observer tous les rayons qui émergent de la lentille et définir le foyer image F dune lentille convergente.
b) Foyer objet et distance focale :
Expérience :
Le professeur fait arriver un faisceau de rayons lumineux provenant dun point particulier sur une lentille convergente L. Observer tous les rayons qui émergent de la lentille et définir le foyer objet F dune lentille convergente.
Remarque : Que peut-on dire des deux foyers F et F' ?
Les deux foyers sont deux points de laxe optique symétriques par rapport au centre optique.
Compléter le premier schéma en plaçant les foyers objet et image.
B°) COMMENT MESURER LA DISTANCE FOCALE DUNE LENTILLE CONVERGENTE?
Expliquer pourquoi et comment peut-on faire du feu à laide dune lentille ?
On peut considérer que les rayons solaires constituent un faisceau de rayons lumineux parallèles.
Une lentille convergente permet de focaliser donc de concentrer tous ces rayons lumineux en un seul et même point, le foyer image.En ce point, il y a donc un échauffement très important et donc possibilité de feu.
Expérience (manipulation élève) : On propose une expérience permettant de mesurer le distance focale dune lentille convergente .
On utilisera comme source lumineuse le plafonnier (Néons) de la salle de cours, une lentille convergente +8( et comme écran une table placée exactement sous le plafonnier.
On précise que les rayons lumineux provenant des plafonniers peuvent être considérés comme parallèles.
Placer la lentille perpendiculairement à la direction de ces rayons lumineux. Déplacer la lentille par rapport à la table. Observer la tache lumineuse recueillie sur la table.
Lorsque limage est nette, mesurer à laide dune règle la distance table-lentille.
Observations :
Il existe une seule position table-lentille pour laquelle limage du plafonnier formée par la lentille est nette : d ( 12 ou 13 cm.
C°) COMMENT LES OPTICIENS CLASSENT-ILS LEURS LENTILLES ?
Quel est la relation entre la distance focale et la vergence ?
Les opticiens disposent de lentilles convergentes à 0.25 ; 0.5 ; 0.75 ;
( et de lentilles divergentes à 0.25 ; -0.5 ; -0.75 ;
( pour la fabrication des lunettes par exemples.
EXERCICE : (saider de la prescription ci-dessus)
1°) Quels types de verre, une patiente porte-t-elle pour corriger sa vision de loin ? Sa vision de près ? Justifier votre réponse. Pour une vision de loin et pour les 2 yeux la vergence est négative (-2 et -0.50) il sagit de lentille divergente (en fait la patiente est myope) , pour une vision de près la vergence est positive (+1.50) donc il sagit dune lentille convergente (la patiente est aussi hypermétrope).
2°) Vérifier par le calcul que des verres de distance focale f = 66,7 cm corrigent bien la vision de près des yeux de la patiente. Avec la formule ci-dessus C=1/f on a C=1/0.667=+1,50 dioptries on retrouve la vergence du verre sur la prescription.
3° ) Calculer la distance focale du verre qui corrige la vision de loin de lil gauche de la patiente. Toujours avec la formule ci-dessus si C=-1/f on a f=-1/C donc pour lil gauche on a une distance focale de 1/-0.50=2 m avec un verre divergent.
D°) QUELLES SONT LES CARACTERISTIQUES DE LIMAGE DUN OBJET AU TRAVERS DUNE LENTILLE CONVERGENTE ? (manipulation élève)
Expérience :
On utilisera un banc doptique, ses accessoires et une lentille convergente +8(.
Placer lobjet lumineux en un point A à la distance OA de la lentille (voir ci-dessous). Déplacer lécran de façon à avoir une image nette et compléter le tableau suivant :
AB (cm)
Taille de lobjetOA (cm)
Position de lobjet182540OA(cm)
Position de limageAB(cm)
Taille de limageSens de limage
Conclusion :
E°) COMMENT CONSTRUIRE LIMAGE DUN OBJET ?
En utilisant la « méthode des trois rayons », réaliser les constructions géométriques relatives au 3 cas précédents (3 positions OA de lobjet):
Exemple :
PAGE \* MERGEFORMAT 4
PAGE \* MERGEFORMAT 1
PAGE \* MERGEFORMAT 1
Les premières traces dutilisation dune lentille proviennent de la HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Gr%C3%A8ce_antique" \o "Grèce antique"Grèce antique. HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Aristophane" \o "Aristophane"Aristophane y fait notamment référence dans sa pièce Les Nuées écrite en HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/-423" \o "-423"423 av. J.-C. en évoquant un « verre à feu » (une lentille convexe utilisée pour produire du HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Feu" \o "Feu"feu).
Aristophane est un poète comique grec du Ve siècle av. J.-C., né vers 450445 et mort vers 385 av. J.-C.
Pour répondre aux prescriptions des médecins ophtalmologistes et réaliser les verres des lunettes, les opticiens nutilisent pas la distance focale pour différencier leurs lentilles mais utilisent plus volontiers la vergence C.
Ce quil faut retenir :
Un faisceau de rayons lumineux parallèles à laxe optique converge en un point F appelé foyer image.
La distance OF = f est appelée distance focale.
Le rayon lumineux passant par le centre optique nest pas dévié.
Ce quil faut retenir :
Un faisceau de rayons lumineux provenant dun point particulier F, appelé foyer objet, émerge de la lentille parallèlement à laxe optique.
La distance OF = f est appelée distance focale.
Le rayon lumineux passant par le centre optique nest pas dévié.
Conclusion :
Lorsque limage dun objet éloigné formée par une lentille convergente sur un écran est nette, alors la distance lentille-écran correspond à la distance focale f de la lentille.
Pour une lentille convergente : EMBED Equation.3 Pour une lentille divergente : EMBED Equation.3
C : vergence en dioptrie (() f : distance focale en mètre (m).
Une lentille convergente donne toujours dun objet une image renversée.
Cette image peut être plus grande que lobjet si f < OA < 2f, de même taille que lobjet si OA = f ou plus petite que lobjet si OA > 2f.
