TS Spécialité Physique Grossissement d`une loupe Exercice résolu
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TS Spécialité Physique Grossissement d`une loupe Exercice résolu
P a g e |1 TS Physique Spécialité Grossissement d’une loupe Exercice résolu Enoncé Zeina examine un objet AB de 1,0 cm de longueur à l’aide d’une loupe. Le diamètre de la lentille (de foyers principaux F et F’) est d = 3,0 cm. L’objet et l’image sont respectivement placés aux distances OA = 4,0 cm et OA’ = 20 cm du centre optique O de la lentille. L’axe optique de la lentille est orienté positivement dans le sens de propagation de la lumière. L’objet et l’image sont dans des plans perpendiculaires à l’axe optique, A et A’ étant sur l’axe optique. 1. a) Montrer, par le calcul, que la vergence C de la lentille est égale à 20 b) Calculer la taille A’B’ de l’image. Quel est son sens ? 2. Pour ne pas fatiguer ses yeux, Zeina place l’objet de façon à obtenir une image à l’infini (qui sera alors observée sans accommoder et donc sans fatigue). a) Où Zeina place-t-elle le pied A de l’objet ? b) Sur papier millimétré, faire un schéma très complet de cette situation (échelle 1 horizontalement et verticalement). 3. a) Donner la définition du diamètre apparent ’ de l’image A’B’. b) Placer ’ sur le schéma. c) Calculer ’. 4. A l’œil nu, Zeina observe l’objet AB en se plaçant à la distance minimale de vision distincte dm = 25 cm. a) Exprimer , diamètre apparent de l’objet AB. b) Calculer le grossissement G de la loupe. Grossissement d’une loupe Document : M.Moppert - CPF - Beyrouth P a g e |2 Corrigé 1. a) Montrer, par le calcul, que la vergence C de la lentille est égale à 20 Formule de conjugaison : Soit : C = 4, 0 10 2 1 OA' 1 OA 20 10 C => C = OA OA' OA.OA' 2 ( 4, 0 10 ) ( 20 10 ) 2 2 = 20 (avec OA' = - 20 cm car l’image est virtuelle). b) Calculer la taille A’B’ de l’image. Quel est son sens ? Formule de grandissement : A'B' AB OA' OA => A'B' OA'.AB OA soit : A ' B '= ( 20) 1, 0 4, 0 = 5,0 cm L’image est droite car A'B' > 0. 2. a) Où Zeina place-t-elle le pied A de l’objet ? L’œil n’accommode pas (donc ne fatigue pas) quand il regarde à l’infini. Pour avoir une image à l’infini, il faut placer l’objet dans le plan focal objet de la lentille et donc placer le pied A de l’objet au foyer principal objet F. b) Sur papier millimétré, faire un schéma très complet de cette situation (échelle 1 horizontalement et verticalement). Voir schéma en fin d’exercice. 3. a) Donner la définition du diamètre apparent ’ de l’image A’B’. Le diamètre apparent de l’image est l’angle sous lequel est vue l’image à travers la loupe. b) Placer ’ sur le schéma. Voir schéma. c) Calculer ’. tan ’ = AB f' = ’ (rad) soit : ’ = 1, 0 5, 0 = 2,0 x 10-1 rad 4. a) Exprimer , diamètre apparent de l’objet AB. tan = AB dm = (rad) b) Calculer le grossissement G de la loupe. G= ' => G = '.dm AB Grossissement d’une loupe 2, 0 10 25 1 soit : G = 1, 0 = 5,0 Document : M.Moppert - CPF - Beyrouth