[PDF] Examen dOptique Parcours des Écoles d'Ingé

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UniversitédeNice-SophiaAnti polis

Polytech'NiceSophiaAntipolis

ParcoursdesÉcolesd'Ing énieursPol ytech

Examend'Optique

Nom:

Prénom:

Extraitdurèglementd esétu desdePolytechNice-Sophia(20 13/2014)con cernantlesépreuvesdecont rôle:

L'élèveingénieurne peutpas:

•quitterdéfinitivementlasallepourquelquemotifquecesoit,moin sd'uneheureap rèsladistributio ndessujets,

mêmes'il rendcopiebla nche;

•resteroupénétrerànouveaudanslasalleunefoislacopieremise.Lesélèvesqui demanden tàquitter provisoir ement

lasa llen'yseront autoris ésqu'unparunetacco mpagnésd'unenseignantoud'unsurveillant.

Pendantladuréedesép reuve silestinterdit:

•dedétenirtoutmoyendecommunication(téléphoneportable,mi croordinateur,...)saufconditionsparticulières

mentionnéessurlesujet;

•decommuniquerentrecandidatsouavecl'extérieuretd'échangerdumatéri el( règle,stylo,calculatrice ...);

•d'utiliser,oumêmedeconserversanslesutiliser,desdocumentsoumatérie lsnonaut oriséspendantl'épreuve.

Touteinfract ionauxinstructionsénoncéesaup aragraphe précédentoutentativede frauded ûmentconstatéeentraîne

l'applicationdudécretn°95-842 du13j uillet1995relatifàlaprocéduredisciplinairedanslesétablissementspublics

d'enseignementsupérieur. 1 Polytech'NiceSophia-Anti polisParcour sdesÉcolesd'IngénieursPolytech,1 ere année

1Questionsdecours(4points)

1.Pou runelenti lleconvergen te,exprimer:

Lesrep résentationsgraphiquesdes2expressionsprécéden tessont :

5-4-3-2-1012345

5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5

Position normalisée de l objet

Position normalisée de l image

5-4-3-2-1012345

5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5

Position normalisée de l objet

Grandissement

Figure1-Natured'uneimageetgrandissement

2.Al 'aid edesdeuxgraphesdel afigure1,préc iser,enfonctionde laposit iondel' objet,lanaturedel'im age

(réelleouvirtuelle) ets'il s'agitd'ungrandissementoud 'uneréduc tion. Quelleestlasitua tionoùcet telen tilleserautiliséedanslac onfiguration"loupe"? Onse propo sedemodéliserunelunet teastr onomiqueàl'aidededeux lenti llesconvergentes: •unelentilleL 1 dedis tancefocalef 1 =60cm •unelentilleL 2 dedi stancefocalef 2 =10cm

Onpr endunelentilleL

2

àlaquelleonassocielalentilleL

1 ,placéedevantL 2 ,poursimulersurlebancd'optique unel unetteastronomiqueut iliséepourobserverunobjetAB.

1.Qu ellelentillesertd' oculaire,d'objectif?Justifi er.

2.Com mentplacerles2lent illesdemanièreàce quel'oei ln' accommodepas:c'est-à-direq uel'ob jet observé

àtraversl'oculairesoitàl'infini?

3.Trac ersurunefeui lledepapie rmillimé trél'imaged'unobjetprove nantdel'infinietfaisantunang leα

avecl'axe optique.

Unedes caractéris tiquesdecesystèmeoptiqueestsongrossissementdéfiniparlerapp ortdudiamètre

apparentdel'imageàce luidel 'objet: G= (1) (a)Défin irlediamètreapparen tαdel 'objetetlediamètreappare ntα del 'image. (b)Ind iquercesdeuxdiamètresappa rentssurl afigure. (c)Exp rimerGenfonctiondesdistanc esf ocale sdesdeuxlentillespuislecal culer. (d)Endé duireu nmoyend'augmenterlegr ossiss ementd'unelunetteastronomi que. 2 Polytech'NiceSophia-Anti polisParcour sdesÉcolesd'IngénieursPolytech,1 ere année

3Verrechinois(10points)

Certainsverreschinois sontdits"magiques »!

Ilsson tconstituésd edeuxcompartimentsséparésparu nebouletra nsparentedesortequelefo ndduverre

restetoujours remplid'air.Unefigureplacéeaufondduverreestinvisiblelorsqueleverree stvideet apparaîtlorsquelev erreestremplid'un liquid etransparent.

Ceph énomènequisembleparadoxalp euts'expl iquerenétudiantlesd euxsystèm es:leverrevid eetleverre

plein.

Figure2-Verrechinois

Ondé signeparnl'indicedela boule,Rs onr ayon,Csoncentre,SS'sondiamètreetd=ASladistancedu centreAdelafig ure àobserv erausom metinférieurSdela bou le.On donne :n=1,5,R=1cmetd=0,6cm.

1.Etudeduverre vide

(a)Déter minerlespositionsdesfoyerso bjetetim ageF 1 etF 1 dudi optresphériquedesomm etSainsi queles positions desfoyersobjetetimageF 2 etF 2 dudi optresphériquedesomm etS'. Rappel:formulepourd éte rminerlefoyerobjet etimage: SF n n -n SC(2) SF=- n n -n SC(3) Avecn:indi ced umi lieuobjetetn':ind icedum ilieuimage (b)Pos itionnersurunefeuilledepapierm illimétrél esdi fférentspointsob tenusprécédemmentenchoi- sissantl'échell eadaptée. (c)Déter minergraphiquementlapositio ndel'imageA'deAparle 1 er dioptre.OùsetrouveA'pa r rapportau2 eme dioptre?Endéduiregraphique mentla positiondeA" :imagedeA'parle2 eme dioptre.L'observateurp eut-ilvoircetteimage?

2.Etudeduverre plein

Onco nsidèremaintenantleverrere mplid'unliquided'indicen liquide =1,3suruneh auteurh=1cm mesuréeàpartirdeS' . 3 Polytech'NiceSophia-Anti polisParcour sdesÉcolesd'IngénieursPolytech,1 ere année (a)Montr erquelespositionsd esfoyerso bjetetima geF 2 etF 2 dudio ptresphériquedesomm etS'sont respectivementégalesàS F 2 =6,5cmetS F 2 =-7,5cm (b)Déte rmineràl'aidedelaformuledec on jugaisondesdioptressphér iqueslapositiondel'imageA' deApa rle 1 er dioptre.OùsetrouveA' parrappo rtau2 eme dioptre?Endéduireparleca lculla positiondeA":imagedeA 'parle 2 eme dioptre. (c)Tro uverparlecalcullaposi tiondel'i magefin aleA finale deA" obtenue dufaitdelaprésencede liquidedansleve rreetmontrer que lafiguredevientvis ible.Onnoteraqu'undioptreplansera considérécommeundioptres phériquedera yonSC=∞.Laformuledeconjugaisondevientalors: n p n p 4 Polytech'NiceSophia-Anti polisParcours desÉcolesd'IngénieursPolytech,1 ere année 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
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-8-7-6-5-4-3-2-1

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5 Polytech'NiceSophia-Anti polisParcours desÉcolesd'IngénieursPolytech,1 ere année 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
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6 Polytech'NiceSophia-Anti polisParcours desÉcolesd'IngénieursPolytech,1 ere année 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
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7 Polytech'NiceSophia-Anti polisParcours desÉcolesd'IngénieursPolytech,1 ere année 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
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