LENTILLES MINCES CON LENTILLES MINCES CONVERGENTES

LENTILLES MINCES CON
CONVERGENTES
VERGENTES
1. Caractéristiques de la lentille.
1.1. Plans focaux ; foyers.
Donnez les définitions des foyers et des plans focaux d'une lentille.
1.2. Distance focale.
Donnez la définition de la distance focale OF' d'une lentille convergente. Décrivez une méthode pour la
mesurer pratiquement.
Déterminez la distance focale de la lentille étudiée. Reliez cette mesure aux indications portées sur la
monture de la lentille (à quelle grandeur correspond cette indication?).
2. Image d'un objet par une lentille convergente.
2.1. Trajets optiques des "trois rayons particuliers".
Un rayon passant par le centre optique n'est pas dévié.
Un rayon incident parallèle à l'axe optique émerge en passant par le foyer image
Un rayon incident passant par le foyer objet émerge parallèlement à l'axe optique.
Ces "trois rayons particuliers" illustrent les propriétés du centre optique et des foyers d'une lentille.
2.2. Recherche expérimentale de la position et des dimensions de l'image.
- mesurez la taille de l'objet lumineux AB
- placez la lentille étudiée sur le banc d'optique à une distance AO = 100 cm de la source lumineuse
- recherchez la position de l'écran pour laquelle on observe une image nette ; comparez l'image et l'objet
- mesurez la distance OA' de la lentille à l'image.
- mesurez la taille A'B' de l'image
2.3. Construction géométrique (sur une feuille à petits carreaux).
Dans cette construction, l'objet et l'image sont dessinés en grandeur réelle ; les autres longueurs sont
divisées par un facteur 10.
- représentez l'objet AB, puis la lentille
- tracez le rayon lumineux issu de B passant par le centre optique de la lentille
- tracez le rayon lumineux issu de B parallèle à l'axe optique en déterminant la façon dont il émerge de la
lentille
- déterminez la position du point B' image de B ; tracer l'image A'B'
- tracez un troisième rayon lumineux permettant de vérifier la construction précédente
Vérifiez que le résultat de cette construction est compatible avec les mesures effectuées en 2.2.
2.4. Formules de conjugaison des lentilles minces.
−
1
1
1
+
=
OA OA' OF'
γ=
A' B' OA'
=
AB
OA
Vérifiez que les résultats précédents sont compatibles avec ces formules.
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3. Objets et images
Reprenez la même démarche pour les situations suivantes :
3.1. Objet réel, image réelle.
Placez la lentille à 66cm de l'objet : OA = -66 cm
3.2. Objet virtuel, image réelle.
3.2.1. Création d'un objet virtuel.
- réalisez une image à l'aide d'une lentille convergente auxiliaire (C = +8) ; mesurez sa taille
- repérez la position de cette image sur le banc
- cette image sert d'objet (il sera virtuel) pour la lentille étudiée dans la suite de la manipulation
3.2.2. Placez, sans retirer la lentille auxiliaire, la lentille étudiée à 66 cm avant l'ex-image (devenue
objet) : OA = +66 cm
3.3. Objet réel, image virtuelle.
3.3.1. Avancez la source lumineuse ; placer la lentille à 22 cm de l'objet : OA = -22 cm
3.3.2. Utilisez une lentille auxiliaire (juste derrière la lentille étudiée) pour obtenir une "image de
l'image".
Retirez la lentille étudiée et cherchez la position de la source lumineuse permettant d'obtenir une image
nette sur l'écran (par la lentille auxiliaire) ; la source se trouve alors à la position (de l'image virtuelle)
recherchée.
4. Étude d'une lentille convergente.
On dispose d'une lentille convergente : on cherche à déterminer sa distance focale.
4.1. Proposez une expérience permettant de la mesurer sommairement.
4.2. Pour mesurer plus précisément cette distance focale, on réalise l'expérience schématisée ci-dessous :
on mesure les distances AO et AA', après avoir obtenu une image nette A'B' de l'objet AB sur l'écran.
B
A
O
objet
A'
lentille
écran
les mesures effectuées dans différentes situations sont rassemblées dans le tableau suivant :
AO en cm
47
50
63
75
85
90
100
105
AA' en cm
167
152
136
138
142
145
151
155
1
1
en fonction de −
(échelles 1 cm pour 0,2 m-1).
OA'
OA
En exploitant ce graphe, déterminez la distance focale de la lentille étudiée.
Tracez le graphe montrant l'évolution de
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