TP3 Fonctionnementscomparésdel`œiletdel`appareilphoto I

TP3
Fonct
i
onnement
scompar
ésdel
’
œi
letdel
’
appar
ei
lphot
o
Objectif : Pratiquer une démarche expérimentale pour comparer les fonctionnements optiques de
l
’
oei
letdel
’
apparei
lphot
ographi
que.
I- Constitutions simplifiées del
’
œi
letdel
’
appar
ei
lphot
ogr
aphi
que
 Identifier les organes et éléments suivants sur les schémas ci-dessous : diaphragme, rétine,
« cornée-cristallin », objectif, iris, capteur photosensible, pupille, chambre noire.
cornée-cristallin»
objectif
pupille
iris
diaphragme
capteur
photosensible
rétine
chambre
noire
 Le modèle optique de l’
œi
lou de l
’
appar
ei
lphot
ogr
aphi
queest une lentille accolée à un
diaphragme avec un écran oùs
efor
mel
’
i
mage.(
l
emodèl
eopt
i
quedel
’
œi
les
tl
’
« œi
lr
édui
t»)
la lentille représente, le cristallin (
œi
lr
édui
t
)ou l
’
obj
ect
i
f
(app. Photo)
le diaphragme représente l
’
i
ris-pupille (
œi
lr
édui
t
)
l
’
écr
anreprésente la rétine (
œi
lr
édui
t
)ou le capteur photosensible (app. Photo)
II- Expérimentation
Matériel mis à disposition : maquet
t
edel
’
œi
l(
pai
l
l
as
s
epr
ofes
s
eur
); bancd’
opt
i
que; lanterne ;
chiffre objet ; lentilles convergentes (+ 2 ; + 3 ; + 5 ; + 20 



et inconnue; écran ; supports
A) Accommodat
i
ondel
’
oei
l
L’
i
mages
efor
mes
url
arétine qui est à une distance fixe du cristallin orl
apos
i
t
i
ondel
’
i
mage
donnéeparunel
ent
i
l
l
edépenddel
apos
i
t
i
ondel
’
obj
et:Quandl
’
obj
ets
er
appr
ochedel
al
ent
i
l
l
e,
l
’
i
mages
’
él
oi
gnede la lentille (et inversement).
L’
œi
ldoi
tdoncs
’
adapt
erpourramener l
’
i
magesur la rétine : C’
es
tl
’
accommodat
i
on.
 On réalise un « œi
lr
édui
t» sur le banc :
Objet
0
Lentille
écran
90
 Avantd’
al
l
umerl
al
ant
er
ne,v
ér
i
fi
erqu’
el
l
ees
tbr
anchées
url
atension 12 V du générateur;
Pl
acerl
’
obj
et(chiffre 1) dansl
’
obj
ect
i
fdel
al
ant
er
neet placer son repère sur la graduation 0
 Placer le porte-lentille (sans lentille) sur la graduation 90 et fixer l
’
écr
anà15 cm de la lentille ;
Choisir la lentille donnant une i
magenet
t
es
url
’
éc
r
anet noter sa vergence : C1 = +8 

Donner (en m) les mesures algébr. Objet-Lent. et Image-lent. : OA1 = -0,90m; OA'1 = +0,15 m
 Appr
ocherl
’
obj
etde la lentille et le fixer à 30 cm de celle-ci ;
Que se passe-t-il ? Pourquoi ? De quelle manière l
’
œi
lpeut
-il rétablir une image nette ?
Quelél
émentdel
’
œi
lr
édui
testconcerné et quelle caractéristique de cet élément doit
être modifiée et dans quel sens ?
L’
i
magen’
es
tpl
usnet
t
epar
cequel
’
obj
ets
’
ét
antr
appr
oché, l
’
i
mages
’
es
tél
oi
gnéeet
se forme derrière la rétine. L’
œi
ldoi
taccommoderendéfor
mantl
ecr
i
s
t
al
l
i
nafin
d’
augmenter sa vergence :L’
’
i
mages
er
appr
ocheets
efor
meànouv
eausur la rétine
 Effectuer la modification nécessaire afin qu’
uneimage nette réapparaisse surl
’
écr
anpour cette
nouv
el
l
epos
i
t
i
ondel
’
obj
et
.
Noter (en m) les mesures algébr. objet-lent. et image-lent. : OA2 = -0,30 m ; OA'2 = +0,15m
Exploitation des mesures
1. Déterminer (ou vérifier) la vergence C2 de la nouvelle lentille en appliquant la relation de
conjugaison objet-image ;
C2 
1
1

OA'2
OA2
=
 1 
1
2
3
1
1



= +10 

=
0,30
0,10
0,30 0,15  0,30 0,30
2. Calculer les distances focales f1 et f2 des lentilles de vergences C1 et C2 12,5cm ; 10cm
f '2 OF '2 
f '1 OF '1 
1
1

C2
10
1
1

C1
8
= 0,10 m = 10 cm
= 0,125 m = 12,5 cm
3. Commentdoi
v
entév
ol
uerl
adi
s
t
ancefocal
eetl
av
er
gencedel
’
œi
ll
or
s
qu’
i
lobs
er
v
eunobj
et
qui se rapproche de lui ?
Ladi
s
t
ancefocal
edel
’
œi
ldoi
tdi
mi
nueretsa vergence augmenter
B) Rôle du diaphragme
Pourl
er
égl
agepr
écédent
,obs
er
v
er
,s
url
’
i
mage,l
’
i
nfl
uenced’
undiaphragme accolé à la lentille
(tester plusieurs ouvertures de diaphragme ) ; Noter les observations
plus l
’
ouv
er
t
ur
edudi
aphr
agmees
tpet
i
t
eetpl
usl
’
i
magees
tnet
t
emai
smoi
nsel
l
e
est lumineuse
C) Lami
s
eaupoi
ntdel
’
appar
ei
lphot
o
L’
image est obtenue sur un capteur avec un objectif modélisé par une lentille convergente de
distance focale constante (sauf pour les « zoom »). Comme la position de l
’
i
magedonnéeparune
l
ent
i
l
l
edépenddel
apos
i
t
i
ondel
’
obj
et
, il est nécessaire de modifier la distance entre
l’objectif et le capteur : C’
es
tla mise au point.
 Onmodél
i
s
el
’
appar
ei
lphot
osur le banc del
amêmefaçonqu’
un« œi
lr
édui
t» :
 Placer la lentille de vergence C= +8sur la graduation 90 et fixer la distance Lentille-Objet
à la valeur : OA1 = - 80 cm ; déplacer l
’
écr
anj
us
qu’
àobs
er
v
erl
’
i
magedel
’
obj
et;
noter la distance Lentille-Écran: OA'1 ≈ +11 cm
 Appr
ocherl
’
obj
età 25 cm de la lentille; dépl
acerl
al
ent
i
l
l
ej
us
qu’
àcequel
’
i
mager
éappar
ai
s
s
e
s
url
’
écr
an; noter les distances Objet-Lentille: OA2 = -25 cm et Lentille-Écran: OA'2 = +25 cm
Exploitation
1. Comment évolue la distance Lentille-Écr
anquandl
’
obj
ets
’
appr
ochedel
’
appar
ei
lphot
o?
La distance Lentille-Écran augmente quandl
’
obj
ets
’
appr
oche
2. Lesobj
et
sphot
ogr
aphi
éss
ontl
epl
uss
ouv
entt
r
èsél
oi
gnésdel
’
obj
ect
i
f: Dans quel plan se
for
meal
or
sl
’
i
mage?
L’
i
maged’
unobj
ett
r
èsél
oi
gnés
efor
meaufoyeri
magedansunpl
an
per
pendi
cul
ai
r
eàl
’
axeopt
i
queappelé plan focal image
3. Utiliser l
’
un des couples de mesures ( OA1 , OA'1 ) ou ( OA2 , OA'2 ) pour vérifier la vergence
de la lentille.
III- Conclusion
- Citer au moins unes
i
mi
l
i
t
udeetunedi
ffér
enceent
r
el
’
œi
letl
’
appar
ei
lphot
o.
Image réelle et renversée dans les deux cas
Cornée-cristallin de vergence variable et objectif de vergence constante
- Ladur
éed’
expos
i
t
i
onpeutêt
r
er
égl
ées
url
’
appar
ei
lphot
o: Quel avantage cela lui donne-t-il
s
url
’
œi
l?
Unobj
ett
r
èspeul
umi
neuxeti
ndét
ect
abl
eparl
’
œi
les
tdét
ect
éparl
’
appar
ei
lphot
o
en augment
antl
adur
éed’
expos
i
t
i
on(le capteur photosensible accumule la lumière
reçue et l
’
œi
lr
enouvel
l
esans cesse l
’
image formée sur la rétine)