Propriétés de la lumière - Couleurs Lentilles et formation des

4ème CORRECTION
Optique Devoir 3 - b
PROPRIÉTÉS DE LA LUMIÈRE - COULEURS
LENTILLES ET FORMATION DES IMAGES
EXERCICE I
Il existe deux sortes de lentilles. Les lentilles convergentes ont des bords minces , quand on observe un objet de près à travers, il apparaît
plus grand. Les lentilles divergentes ont des bords épais, quand on observe un objet de près à travers, il apparaît plus petit.
Lorsque des rayons de lumière parallèles (venant d'un objet lointain) traversent une lentille convergente, ils se dirigent vers le foyer de la
lentille. La distance entre le centre de la lentille et son foyer s'appelle la distance focale de la lentille, notée f.
Lorsqu'un objet lumineux est à une distance supérieure à la distance focale, la lentille forme son image, renversée, à une certaine distance ;
cette image peut être observée sur un écran. Si on éloigne l'objet de la lentille, la taille de l'image diminue et l'image se rapproche de la
lentille. Quand l'objet est très éloigné, son image se forme à la distance f derrière la lentille.
L'œil est composé d'un ensemble de milieux transparents (cornée, humeur aqueuse, cristallin et humeur vitrée) se comportant comme une
lentille convergente. La lumière provenant d'un objet doit converger sur la rétine qui joue le rôle d'écran. Le cristallin peut se déformer et
changer de distance focale en fonction de la distance de l'objet observé, pour que son image se forme sur la rétine : c'est l'accommodation.
Les défauts de vision sont dus à une mauvaise forme du cristallin, qui empêche les rayons de converger sur la rétine. Ces défauts peuvent
être corrigés par le port de lunettes ou de lentilles de contact : convergentes si les rayons convergent derrière la rétine (hypermétropie),
divergentes si les rayons convergent avant la rétine (myopie).
EXERCICE II
a)
b)
5
5
Puisque la vitesse de la lumière dans le vide est de 300000 km/s (que l'on peut aussi écrire 3×10 km /s ou 3.10 km/s ) et qu'elle met 8
*
minutes , soit 8×60 = 480 s , pour arriver sur Terre, c'est que nous sommes situés à d = v× t = 300000×480 = 144 000000 km du
Soleil.
d
780 000000
=
≃ 2600 s soit 43 mn et 20 s.
Puisque la distance Soleil – Jupiter est de 780 000 000 km, la lumière du Soleil met t =
v
300000
* : la lumière du Soleil met plutôt 8 mn 20 s pour arriver sur Terre et notre planète est donc à environ 150 millions de kilomètres de son étoile.
EXERCICE III
Le néon est une source de lumière primaire et celui-ci n'émet que de la lumière verte. Lorsque cette lumière éclaire un objet jaune (un objet jaune
est un objet qui, éclairé en lumière blanche, apparaît de couleur jaune car il diffuse les lumières rouges et vertes)), ce dernier apparaît vert. En effet,
il peut diffuser la lumière verte mais ne reçoit pas de lumière rouge à diffuser. C'est donc la Renault de couleur jaune que les motards chargés de
l’interception aurait dû arrêter.
On peut ensuite ajouter (mais ce n'est pas cela qui justifie la réponse) que la Peugeot de couleur rouge (car diffusant le rouge) apparaîtra noire sous
le néon vert de même que la Citroën magenta (car elle ne peut alors pas diffuser de rouge ni de bleu ;o)).
Eclairée en lumière blanche, une voiture est jaune quand
elle diffuse les lumières colorées rouge et verte et qu'elle
absorbe la lumière bleue.
Eclairée en lumière verte, la même voiture jaune ne peut
plus diffuser que la lumière de couleur verte et apparaît
donc verte.
EXERCICE IV
Seule la deuxième lentille mince permet de recueillir, sur un écran, l'image d'un objet situé à 20 cm. En effet, quand on place un objet devant une
lentille convergente, à une distance supérieure à la distance focale, on peut obtenir sur un écran l'image renversée de l'objet. Comme ici la distance
entre l'objet et la lentille et de 20 cm, et que la lentille de distance focale 10 cm est une lentille divergente * (plus épaisses sur les bords qu'au centre)
seule la lentille convergente de distance focale 15 cm conviendra.
* : Une lentille divergente a en fait une distance focale négative, on aurait dû ajouter un signe moins et écrire f = -10 cm.
EXERCICE V
1) Voir schéma ci-dessous.
2) L'œil hypermétrope voit mal les objets lointains
car son cristallin ne converge pas assez et que, par
conséquent, l'image ne se forme pas nette sur la
rétine.
3) Le rôle des lentilles convergentes est de
compenser la trop faible convergence du cristallin et
de permettre qu'une image nette se forme sur la
rétine (voir schéma ci-contre).
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