Révision Optique Noël

Révision Noël - Optique
1.
Chacun des graphiques suivants représente la distance parcourue par une onde pendant une seconde.
Déterminez la fréquence (f) et la longueur d’onde (λ) de chaque onde.
a.
b.
b
b
b
b
b
b et une flamme bleue selon l’ouverture de la
2. Un réchaud de camping peut produire une flamme rougeâtre
valve. Laquelle des deux flammes est la plus chaude? Expliquez votre réponse.
3.
Un photocopieur est muni d’une lentille convergente d’une distance focale de 40 cm. À quelle distance de la
lentille faut-il placer les documents pour que les copies aient exactement la grandeur de l’original ?
4.
Quelle est la valeur de grandissement d’un miroir plan ?
5.
Un objet d’une hauteur de 8,0 cm est placé à 80,0 cm devant une lentille convergente d’une distance focale
de 15,0 cm. Localise l’image et détermine sa hauteur.
6.
Localise l’image d’une chandelle de 10,0 cm de hauteur, placée à 20,0 cm devant une lentille convergente dont
la distance focale est de 25,0 cm.
7.
Une lampe haute de 10,0 cm est placée à 60,0 cm devant une lentille divergente ayant une distance focale de
20,0 cm. Dans un diagramme de rayons à l’échelle, localise l’image et détermine sa grandeur.
8.
Un objet de 5,0 cm de hauteur est placé à la marque 20,0 cm sur la règle métrique d’un banc optique. Une
lentille convergente d’une distance focale de 20,0 cm est installée à la borne 50,0 cm. Quelle est la position
de l’image et sa grandeur ?
9.
L’objectif d’un appareil photo d’une distance focale de 6,0 cm est situé à 7,0 cm de la pellicule. À quelle
distance de la lentille l’objet est-il placé si une image nette s’est imprimée sur la pellicule ?
10. Une lentille d’une distance focale de 20,0 cm est tenue à 12,0 cm d’une sauterelle de 7,0 mm de haut. Quelle
est la grandeur de l’image de la sauterelle ? Son type ? Son sens ?
11. On veut qu’un projecteur de diapositives montre une image réelle de 0,5 m de hauteur d’un objet de 5,0 cm
imprimé sur pellicule. À l’Intérieur du projecteur, l’objet doit être placé à 10,0 cm de l’objectif. Quelle doit
être la distance focale de l’objectif ?
12. Une fleur de 3,0 cm est placée à 40,0 cm d’une lentille ayant une distance focale de 10,0 cm. Détermine le
type, le sens et la grandeur de l’image.
13. Une lentille a une distance focale de +20,0 cm et un grandissement de 4. Quelle distance y a-t-il entre l’objet
et l’image ?
14. Un livre est placé à 25,0 cm de verres ayant une vergence de 2,5 δ. Où l’image se forme-t-elle ?
15. Une lentille ayant une vergence de +5,0 δ produit une image précise sur un écran situé à 2,0 m. Quel est le
grandissement de l’objet ?
16. Dans un microscope composé, l’image est formée par deux lentilles convergentes. L’image réelle, formée par
la première lentille (appelée «objectif»), est ensuite utilisée à titre d’objet par la deuxième lentille, l’oculaire,
pour créer une image virtuelle plus grande. En te servant des données suivantes, calcule la position et la
grandeur de l’image finale créée par les deux lentilles : l’objet mesure 1,0 cm et est placé à 2,5 cm de l’objectif
(ƒ = 2,0 cm); l’oculaire est à 12,0 cm de l’objectif et sa distance focale est de 2,3 cm.
17. Une femme se regarde dans un miroir convergent grossissant dont la distance focale est de 20,0 cm. Si son
visage est à 10,0 cm du miroir,
a. À quelle distance du miroir se trouve son image ?
b. Quel est le grandissement ?
18. Une chandelle de 8,0 cm de hauteur est placée à 15,0 cm devant un miroir convergent ayant une distance
focale de 30,0 cm. À quelle distance «derrière» le miroir la chandelle paraît-elle et quelle est sa grandeur ?
19. Une dentiste tient un miroir convergent d’une distance focale de 20 mm à 15 mm d’une dent. Quel est le
grandissement de l’image du plombage dans la dent ?
20. Dans son rétroviseur extérieur divergent, dont la distance focale est de -60,0 cm, un camionneur voit l’image
d’une voiture dépassant son camion. Si la voiture a 1,5 m de hauteur et se trouve à une distance de 6 m,
quelle est la hauteur et la position de l’image ?
21. Une balle métallique sphérique polie sert de miroir divergent (ƒ = -20,0 cm) au-dessus d’un bassin pour les
oiseaux. Un oiseau, d’une hauteur de 25,0 cm, se tenant à une distance de 50,0 cm, regarde directement le
miroir. Quelles sont la hauteur et la position de son image ?
22. Lorsque tu te tiens à 2,0 m d’un miroir déformant, tu remarques que ton image est trois fois plus grande.
Quel est le rayon de courbure du miroir ?
23. Un miroir convergent a une distance focale de 15,0 cm. Où placerais-tu un objet si tu veux produire une
image virtuelle droite deux fois plus grande que l’objet ?
24. Un objet de 4,0 cm de haut est situé à 15,0 cm d’un miroir plan. Quelles sont les caractéristiques de l’image ?
Où est-elle située ?
25. Une élève se tient à 3,0 m devant un miroir plan.
a.
b.
À quelle distance derrière le miroir se trouve son image virtuelle ?
Si elle se déplace de 1,0 m vers l’avant, quelle distance la séparera de son image virtuelle ?
26. Un élève assis dans un fauteuil d’opticienne regarde un tableau situé à 1,0 m derrière sa tête en faisant face à
un miroir éloigné de 2,5 m de lui. À quelle distance le tableau lui semble-t-il être placé ?
27. On éclaire la surface d’une piscine avec le faisceau d’un laser. L’angle du faisceau incident est de 40° par
rapport à la droite normale. Calcule l’angle de réfraction θr et détermine la profondeur de l’eau h en sachant
que la distance horizontale entre le point d’incidence et l’endroit où le rayon atteint le fond de la piscine est
de 82,8 cm.
28. Calcule l’indice de réfraction d’une substance transparente dans l’air, dont l’angle critique est de 35°.
29. Un pinceau de lumière blanche est dirigé sur un prisme, comme dans la
figure ci-contre. On y observe la dispersion des couleurs. Identifie les
couleurs des rayons 1 et 2 qui correspondent aux extrémités du faisceau
sortant du prisme.
30. Une plaque de verre d’indice de réfraction 1,58 est maintenue à la surface de l’eau comme dans la figure cidessous. L’indice de réfraction de l’eau est 1,33. Un pinceau de lumière est incident à 75° sur le verre.
Air
Eau
Verre
a) Calcule l’angle de réfraction du pinceau dans le verre.
b) Calcule l’angle critique pour l’interface verre-eau.
c) Détermine si le pinceau de lumière sortira dans l’eau, et si oui, calcule l’angle de sortie.
n=1,49
31. Le faisceau d’un laser est dirigé sur la face gauche d’une plaque de
polystyrène (indice de réfraction 1,49). Le rayon incident est déjà tracé dans
le schéma ci-dessous En appliquant la loi de la réfraction, trace la trajectoire
du faisceau jusqu’à ce que le faisceau sorte de la plaque. Indique sur le
schéma tous les angles que tu as calculés.
35
32. Un plongeur allume une lampe sous-marine près du fond d’une piscine. La lampe est à 1,5 m de la surface de
l’eau et elle émet de la lumière dans toutes les directions vers la surface de l’eau (voir schéma ci-dessous).
Calcule le rayon du cercle de lumière qu’on pourra observer à la surface de l’eau.
1,5 m
Réponses
1.
2.
a. f=10Hz λ=0,1m
b. f=1Hz λ=1m
La flamme bleue est plus chaude que la flamme rougeâtre parce que la longueur d’onde du bleu (de 450 à 490 nm) est
plus petite que celle du rouge (de 620 à 700 nm). Plus la longueur d’onde est petite, plus l’énergie transportée par l’onde
est grande.
3.
À 80 cm de la lentille. (do=80cm)
4.
hi/ho = 1
5.
di=18,5cm, hi = 1,85 cm
6.
di = -100cm
7.
di = -15 cm et hi = -2,5 cm (image vituelle)
8.
di = 60 cm et hi = 10 cm
9.
42 cm
10. –17.5 mm, droite, virtuelle
11. 9,1 cm
12. réelle, renversée, 1,0 cm
13. 125 cm
14. –66,67 cm
15. 9
16. –15.33 cm de l’occulaire, -30,67 cm de haut
17. a) –20 cm b) -2
18. –30 cm, -16 cm
19. -4
20. -13,63 cm et -55cm
21. 7,14 cm, -14,3 cm
22. 3 m
23.
lo=
-7,5 cm
24. droite , virtuelle, même grandeur, -15 cm
25. a) 3 m b) 4 m
26. 6 m
27. θr = 28,90 150 cm
28. 1,74
29. 1= rouge 2= Indigo ou violet
30. a) 37,70 b) 57,30 c) oui, 46,60
90
n=1,49
31.
1,71 m
1,71 m
32.
48,75
48,75
1,5 m
35
22
22
68
68
22
22
90
41,25
35
rayon du cercle = 1,71 m .