TP cours focométrie lentilles divergentes
F F’ O F0 F0’ O0 L0 L A0 B0 Rayon1 Rayon 2 Noms des étudiants composant le binôme : TP Cours Focométrie des lentilles minces divergentes Estimer la distance focale image d’une lentille divergente est moins aisé que de déterminer celle d’une lentille
04 Lentilles convergentes - Athénée de Luxembourg
Lentille convergente et divergente Axe optique Centre optique * Une lentille est constituée par un milieu transparent limité par deux dioptres sphériques de rayons r 1 et r 2 La droite joignant les centres C 1 et C 2 de ces calottes est l’axe optique de la lentille Si les rayons des deux calottes sont égaux, le centre de la lentille
Optique - Chapitre 3 : Lentilles minces sphériques
Ils sont réels pour une lentille convergente et virtuels pour une lentille divergente Distance focale image : f’ = OF', > 0 si convergente, < 0 si divergente Vergence: ' 1 f V , en dioptrie > 0 si convergente, < 0 si divergente)
Formation des images, lentilles et miroirs
La focale f est positive pour une lentille convergente, négative pour une lentille divergente p est positif si l’objet est réel, négatif s’il est virtuel p’est positif si l’image est réelle, négatif si elle est virtuelle r 1 et r 2, les rayons de courbure des faces sphériques sont
31-106 Les lentilles minces - Free
Si F est dans l’espace des objets virtuels et si F’ est dans l’espace des images virtuelles alors on a une lentille divergente • Lentille biconvexe : On oriente l’axe dans le sens de propagation de la lumière Sur le schéma, on a : 1 OC >0 ; 2 OC
XII ASSOCIATIONS DE LENTILLES SPHERIQUES MINCES
associer une convergente et une divergente ou deux divergentes 2 Equivalence à une lentille sphérique mince Un rayon lumineux frappe d’abord la première lentille (L 1) qui donne d’un objet AB, réel ou virtuel, une image A 1 B 1, réelle ou virtuelle
RESUME DU COURS - WordPresscom
1/6 RÉSUMÉ DU COURS IMAGE FORMÉE PAR UNE LENTILLE MINCE CONVERGENTE Convention: Dans cet exposé, la lumière est supposée se déplacer de la gauche vers la droite
TP 4 : lentilles convergentes, construction d’image
Lentille convergente Lentille divergente Forme Dessiner et décrire leur forme Lentille bombée Dessiner et décrire leur forme Lentille creuse Symbole Pourquoi le symbole d’une lentille convergente est-il celui-ci ? Les flèches montrent des bords fins Pourquoi le symbole d’une lentille divergente est-il celui-ci ?
III-3 LENTILLES MINCES I – Constitution
Cours : Partie A - Signal III – Optique Géométrique Sciences Physiques : PCSI 2 I-3) Centre de la lentille a) Modélisation On note S 1 et S 2 les deux sommets des faces de la lentille situés sur l'axe ∆ Dans le modèle de lentille mince, ces sommets sont confondus : S 1 = S 2 On appelle centre optique O le point ainsi défini
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F F"
O F0" F0
O0 L0 L A0B0 Rayon1
Rayon 2
Noms des étudiants composant le binôme :
TP Cours Focométrie des lentilles minces divergentesEstimer la distance focale image d"une lentille divergente est moins aisé que de déterminer celle d"une lentille
convergente ; Nous allons étudier ici quelques techniques de focométrie adaptées aux lentilles divergentes.
1- Préparation
1-1 Constructions
a) Faire sur le papier 4 constructions différentes avec : A à gauche de F", A entre F" et O, A entre O et F, A à
droite de F. b) Préciser dans chaque cas la nature réelle ou virtuelle de l"objet et de l"image.1-2 Conclusion
a) Compléter ces phrases. * Avec une lentille divergente, un objet réel ne donne jamais d"image .............* Avec une lentille divergente, si l"on veut obtenir une image réelle il faut fabriquer un objet ........... placé entre
......... et ..........b) Comment peut-on fabriquer un objet virtuel (pour la lentille divergente) à l"aide d"une lentille convergente et
d"un objet réel ?c) Pour illustrer la situation ci-dessus compléter la figure donnée ci-dessous en prolongeant à travers tout le système les
rayons 1 et 2 issus de A0B0. L0 permet de créer l"objet virtuel. On adoptera les notations :
A0B0 "B"AABLL0¾®¾¾®¾ et on fera clairement apparaître AB et A"B".
DF F" O
F F" O
F F" O
F F" O
2- Détermination de f" par la relation de conjugaison, en créant une image réelle.
2-1-Théorie
Rappeler la relation de conjugaison et la formule de grandissement transversal d"une lentille mince (formules
avec origine au centre).2-2-Expérience
a) Se placer dans les conditions d"obtention d"une image réelle. Mesurer p =OA et p = "OA et en déduire une
mesure la distance focale f" de la lentille inconnue. b) Evaluer l"incertitude type ∆f" associée à cette mesure. On rappelle ici la formule de l"incertitude composée : "²p."p"f²p.p"f"f 22D
c) Vérifier que la valeur du grandissement transversal est compatible avec le modèle donné pour les lentilles minces.
3- Utilisation d"un viseur ou lunette à frontale fixe
3-1 Description du viseur
Dans ce TP, nous utiliserons un viseur aussi appelé lunette à frontale fixe. Ce système optique possède
deux avantages majeurs, il nous permettra de déterminer la position et la taille des images virtuelles, de plus son
pointage est très précis. On peut modéliser un viseur par un doublet de lentilles minces, une lentille oculaire L2 et une lentille
objectif L1. Il existe deux types de viseur.
a) Schémas de principePremier modèle (deux tubes)
Second modèle (trois tubes)
L1 : lentille objectif L
2 : lentille oculaire
Croisée de fils (réticule) ou
micromètre dans le plan focal objet de L 2Tube T1 Tube T2
OEil OEilL1 : lentille objectif L
2 : lentille oculaire
Croisée de fils (réticule)
ou micromètreTube T1 Tube T0 Tube T2
F2Plan focal objet de L2
Bonnette
F F" A B
O Sens incident de la lumière Lentille divergente (L) A" B"OEil d
Viseur
lunette + bonnette +5d O1Figure α C"est ce second modèle que vous utiliserez en TP, la position du réticule sera réglable par rapport à la lentille
oculaire. Pour un oeil normal, il faudra déplacer T2 par rapport à T0 afin que le réticule soit dans le plan focal
objet de la lentille L2. Il sera alors vu net sans accommoder.
b) FonctionnementOn rappelle que l"oeil voit net sans accommoder des objets situés à l"infini. Il faudra donc que l"image
de l"objet C0D0 observé à travers L1 se forme en F2 ainsi l"image finale C2D2 sera à l"infini.
* Une fois la distance O1O2 fixée, on ne voit net que les objets situés à la distance 10OC de L1. Ainsi, si on a
réglé la netteté du viseur avec un objet C0D0 réel, on connaît la distance 10OC
Ensuite sans toucher aux tubes (distance O
1O2 fixée), on peut " viser » des objets virtuels.
Par exemple dans le cas dessiné ci dessous (Figure α), lorsque l"image de A"B" à travers le viseur est nette c"est
obligatoirement que A" est à la distance10OC du viseur (préalablement réglée) et on a déterminé la position
d"une image virtuelle A" (ce qui est impossible à réaliser avec un écran).Remarque : cette méthode peut aussi être utilisée pour déterminer la position des images réelles.
* Exemple de procédure :En fait il n"est pas utile de mesurer la distance
sur laquelle est " réglé » le viseur.A"B" est l"image virtuelle de l"objet AB à travers (L). On ne peut visualiser A"B" sur un écran.
Pour obtenir la distance algébrique
"OA une méthode consiste à viser le plan de la lentille dans un premiertemps (on colle par exemple un bout d"autocollant transparent sur le verre de la lentille et on fait la netteté sur cet
autocollant avec le viseur).Le viseur est alors réglé pour voir des objets situés à une distance d (fixée) de celui-ci.
Ensuite on fait avancer le viseur de manière à voir A" net. La distance dont on a avancé est donc OA". On a ainsi déterminé la position de A". c) Croisée de fils (réticule) ou micromètre. Avant toute mesure, il faut que l"oeil voie le réticule net.-Avec le modèle 1 de viseur, il n"y a pas de réglage à faire, la croisée de fils étant dans le plan focal objet de L
2.Cependant cette lunette ne fonctionnera de manière optimale qu"avec un oeil parfait (ou parfaitement corrigé).
-Avec le modèle 2 (que nous utiliserons ici), on doit régler le tube T0 pour que la croisée de fils soit dans le plan
focal objet de L2. Ainsi il sera vu net sans accommoder.
(L 2)Å C
0 D0 C1D1 C2D2 L1 L2
C0 D0 C1=F2F"1 F1
(L1)Rayons provenant
initialement de D 0. D2 est à l"infini
hors de l"axe ∆ (et C2 est à l"infini sur
l"axe ∆) F"2 O1 O2
D1Remarque : réticule, précautions de réglage Le rôle du réticule consiste à s"assurer de la netteté de ce que l"on vise.
Si on voit l"image dans le même plan que la croisée de fils, le réglage est bon.L"image est nette, cela implique que les images de la croisée de fils et de l"objet observé sont immobiles l"une
par rapport à l"autre lorsque l"on bouge l"oeil. Si ce n"est pas le cas on peut détecter une erreur de parallaxe d) Remarque importante sur les viseurs qui seront utilisés en salle de TPLe viseur à notre disposition est un peu différent. Il s"agit d"une lunette conçue pour voir des objets éloignés à
laquelle est ajoutée en entrée du système, une lentille convergente (appelée bonnette) pour pouvoir observer des
objets proches (la lentille objectif est alors un doublet pratiquement accolé constitué de la bonnette et de
l"objectif de la lunette). Grâce à la bonnette nous pouvons facilement voir des objets situé à distance finie du
viseur et estimer leurs positions.3-2 Mesures avec un objet réel On travaillera avec la lentille inconnue
a) On prend une bonnette + 3d.Discussion : D"après vous à quelle distance de la bonnette se situeront les objets que l"on verra net à travers tout
le système (justifier) ? b) Objet réel : choisir une valeur de p OA=, estimer p""OA= grâce au viseur et faire ainsi une mesure de la distance focale f" de la lentille divergente. c) Estimer l"incertitude ∆f" sur cette mesured) Vérifier que la valeur du grandissement transversal est compatible avec le modèle donné pour les lentilles
minces. P P PL"oeil
bouge Mauvais réglageErreur de parallaxe
4- Méthode de Badal
4-1 Présentation
Nous prenons deux lentilles convergentes L1 et L2
et la lentille divergente L de focale inconnue. a) Discussion : Si l"objet A est au foyer objet de L1, et que l"on ne considère dans un premier temps qu"un doublet de lentilles L1 et L2 (on prend une distance quelconque entre
L1 et L2) où se trouve son image A" à travers le doublet L1, L2 ?
b) On intercale alors la lentille L à étudier de façon à ce que son centre soit confondu avec le foyer objet F2 de la lentille L2.
L"image du point A à travers l"ensemble est maintenant A"". On pose ""A"A=D.Montrer que la distance focale f" de L s"exprime facilement en fonction de D et de f"2 : distance focale de L2 (on
utilisera la formule de conjugaison de Newton pour (L 2)).4-2 Manipulation
a)Réaliser l"expérience et déterminer ainsi les mesures de D correspondant au tableau ci-dessous.
Pour être précis on placera A en F
1 par autocollimation. Calculer ensuite f" à partir de D en utilisant les résultats
du 2-2-a). (on prend pour L1 on prend f"1 = +33 cm, attention : on mesurera plus précisément la distance focale
de la lentille L2 par autocollimation).
v2 = (f2")- 1 en dioptries (d) D (cm) Estimation de f " (cm) à partir de D + 5 +8 + 10 b) Estimer l"incertitude ∆f" sur une des mesures de f". L1 L2 A A" L 1 L2 A A"" L DO = F2
5- Association lentille divergente - lentille convergente : doublet accolé
5-1 Principe
Le but est d"accoler (le plus qu"il sera possible) une lentille convergente (L2) avec la lentille divergente
" inconnue » (L) afin que le doublet soit convergent. f" est la distance focale de la lentille divergente (dont nous avons déjà une bonne estimation grâce aux expériences précédentes : conjugaison + Badal), f2" celle de la lentille
convergente. On prend pour (L2) une lentille convergente
+5 cm (soit +20δ). a) Donner la valeur théorique de la distance focale du doublet étudié (notée f0") en se basant sur les
valeurs de f" déjà obtenues.Expression littérale de f
0" :Application numérique : f
0" ≈
b) A priori, ce doublet est-il globalement convergent ou divergent ?5-2 Manipulation
a) Estimer la distance focale du doublet par autocollimation et en déduire une estimation de la distance focale f"
de la lentille divergente. b) Former une image avec le doublet, mesurer p = OAet p" = "OAet en déduire une estimation de f0" (A" est l"image de A à travers le doublet). c) En déduire une nouvelle mesure de la distance focale f " de la lentille inconnue. d) Estimer l"incertitude ∆f" sur cette mesure.