Devoir Maison 01 - Lycée Jean Perrin

Lycée Jean Perrin - Classe de TSI 1
DM de Physique-Chimie 01
Devoir Maison 01
Physique-Chimie
A rendre le jeudi 10/10/2013
I
Questions générales sur l’appareil photographique
On répondra à ces questions à l’aide du cours, et surtout à l’aide de l’approche documentaire fournie en cours.
1. Donner les trois paramètres sur lesquels l’appareil (ou nous, si l’appareil est réglable) joue pour obtenir une image de
qualité.
2. Quels sont les deux paramètres qui vont influer sur la luminosité de l’image. Donner le sens de variation de la luminosité
en fonction de ces paramètres.
3. Comment fait-on pour rendre l’image nette d’un objet à une certaine distance de l’appareil. Donner la relation qui est
associée à cette notion.
4. Expliquer simplement pourquoi, lorsqu’on prend en photo un objet très lointain, un objet se trouvant plus près de
l’appareil peut apparaitre également net sur l’image.
5. Définir la profondeur de champ. Comment évolue la profondeur de champ avec la taille du diaphragme ? Peut-on
l’expliquer simplement, avec la notion de stigmatisme approché ?
II
Etude d’un téléobjectif
Un téléobjectif est un objectif de grande focale, en comparaison de celle évoquée dans l’appareil photographique (valant
en général 35 mm) ! On va étudier en quoi l’ajout d’une lentille supplémentaire va permettre d’obtenir une image de plus
grande taille. Cherchons à photographier la tour de Pise, de hauteur h = 56 m, à une distance dT = 300 m de l’appareil.
1. L’appareil seul
a) Pour une seule lentille de distance focale f00 = 35 mm, quelle doit être la distance D entre la lentille et la pellicule
pour que la photographie soit nette ? Justifier votre réponse.
b) Construire sur un schéma l’image de l’objet sur la pellicule, sans respecter l’échelle.
c) Déterminer la taille h1 de l’image de la tour de Pise en fonction de f00 , dT et h, puis en donner sa valeur
numérique. On comparera à la taille du capteur (24 mm × 32 mm).
2. Téléobjectif avec une lentille unique
a) Expliquer pourquoi il faut choisir un objectif de focale plus élevée que celle d’un objectif standard, pour photographier les détails d’un sujet lointain.
b) Si on prend un téléobjectif de focale fT0 = 200 mm, calculer la hauteur h2 de l’image et l’encombrement de
l’appareil (c’est-à-dire la distance lentille-pellicule).
c) Quelles sont les aberrations que l’on risque de rencontrer avec l’utilisation d’une lentille sphérique unique ? Faire
des schémas pour illustrer vos propos.
3. Téléobjectif avec un doublet de lentilles : Afin de raccourcir les téléobjectifs, en particulier les plus puissants, on
peut réaliser un autre montage en associant deux lentilles distantes de e = 31 mm. L’une est convergente, notée (L1 )
de centre O1 et de distance focale f10 = 50 mm et l’autre est divergente, notée (L2 ) de centre O2 et de distance focale
f20 = −25 mm.
a) Cherchez la position de l’image d’un objet à l’infini à travers l’ensemble de ce système optique, en fonction de
f10 , f20 et e. On se servira de la relation de conjugaison (aidez-vous d’un schéma...)
b) En déduire l’encombrement maximal de votre système.
c) Déterminer l’expression de la hauteur h3 de l’image de la tour de Pise sur la pellicule en fonction de f10 , f20 , e, dT
et h, puis faites l’application numérique. On la comparera à h2 .
d) Conclure quant à l’utilité de ce téléobjectif par rapport au précédent.
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E. Van Brackel