TP7P : ETUDE DE LENTILLES

Transcription

1 TP7P : ETUDE DE LENTILLES I) Objectifs Apprendre à distinguer des lentilles par leurs formes. Apprendre à distinguer des lentilles à l aide d un texte. Observer l effet des lentilles sur un faisceau de lumière parallèle Apprendre à faire des mesures avec un banc d optique et à relever des valeurs algébriques en optique. Savoir utiliser la relation de conjugaison. Déterminer la distance focale (ou la vergence) d une lentille convergente par différentes méthodes. II) Critère simple de tri des lentilles 1) Tri manuel des lentilles Vous allez effectuer un tri des lentilles à votre disposition. Vous les séparerez en 2 catégories grâce à des observations simples ne faisant intervenir que l œil et vos doigts. Observer chaque lentille, en la tenant par les bords : il ne faut pas laisser des traces de doigts sur les parties bombées des lentilles. Etudier en particulier la comparaison des épaisseurs du centre par rapport à celle du bord. Notez vos observations ci-dessous. Séparer les lentilles fournies en 2 groupes. Observations : (avec un dessin éventuel ) 2) Tri par observation d un objet proche Vous allez encore effectuer un tri des lentilles à votre disposition. Cette fois-ci vous le ferez en observant un objet proche (cahier, livre, règle ) situé à quelques centimètres. Travail : Tenir chaque lentille à 2 ou 3 centimètres de la page d un cahier ou d un livre. Placer l œil à environ 20 cm au-dessus de la lentille. Notez vos observations. Séparer à nouveau les lentilles fournies en 2 groupes. Observations : - 1/4 MARTIN Lycée Français de Djibouti 0910

2 3) Observation de l effet d une lentille sur un faisceau parallèle Vous allez encore effectuer un tri des lentilles à votre disposition mais avec l aide d un faisceau de lumière parallèle (naturelle ou artificielle), on va observer l effet de l interposition d une lentille sur ce faisceau de lumière. Si le temps le permet, intercepter la lumière du soleil avec une lentille, et placer une feuille de papier blanc en arrière de la lentille. Déplacer cette feuille en l approchant et en l éloignant de la lentille. Refaire le même travail avec plusieurs lentilles. Notez vos observations. Séparer les lentilles en 2 groupes. Observations : 4) Conclusion Un des groupes de lentille est appelé lentille «convergente» et l autre lentille «divergente». Proposez une explication à ces dénominations. III) Focométrie des lentilles convergentes La détermination de la distance focale s appelle la «focométrie» et peut se faire par différentes méthodes dont quelques-unes sont étudiées ci-dessous. En 1 ère S, on se limite seulement aux lentilles convergentes. 1) Modélisation d une lentille convergente - 2/4 MARTIN Lycée Français de Djibouti 0910

3 2) Relation de conjugaison Relation de conjugaison (Descartes) : avec : OA la position de l objet par rapport au centre de la lentille (valeur algébrique) ; OA la position de l image par rapport au centre de la lentille (valeur algébrique) ; f ou OF la distance focale de la lentille ; 1 / f ou C est appelé la vergence et s exprime en dioptries δ (identique à des m -1 ). 3) Méthode approximative de la mesure de la distance focale Vous allez faire l image d un objet éclairé très éloigné sur un écran. En fait, l objet éclairé sera le tube néon au plafond (considéré à l infini), votre main (ou la table) sera l écran. Donc vous allez créer une image du tube néon sur votre «écran». Questions : 1. Pour un objet très éloigné, où peut-on considérer que l image se forme?. 2. Donner un ordre de grandeur (à 1 ou 2 cm) de la distance focale pour chacune des 4 lentilles convergentes. En déduire la vergence des 4 lentilles. 4) Méthode des points conjugués C est une méthode utilisant la relation de conjugaison de Descartes où les valeurs algébriques sont fréquentes : il faudra veiller au signe de vos mesures! L origine du repère étant le centre optique de la lentille. L objet sera la lettre «F» rétro-éclairée qui sera placée, pour plus de facilité, sur le 0 cm du banc d optique : bien vérifier l alignement entre la lettre et le «0», sinon appeler le professeur pour faire le réglage. - 3/4 MARTIN Lycée Français de Djibouti 0910

4 Vous allez placer la lentille à 25 cm de la lettre objet (un F «calqué» et éclairé) et relever à quelle distance OA de la lentille se forme l image sur un écran. Compléter le tableau cidessous. Refaire ce travail avec une distance de 40 cm entre l objet F et la lentille. Refaire le même travail pour l autre lentille. Schéma de montage : Schéma optique : tableau : Couleur de la lentille Mesure de OA (m) Mesure de OA ' (m) Calcul de la distance f = OF ' (m) Valeur de la vergence (δ) Objet à 25 cm de la lentille Rouge Bleu Objet à 40 cm de la lentille Rouge Bleu Calculs : - 4/4 MARTIN Lycée Français de Djibouti 0910

5 TP7P/FICHE MATERIEL : ETUDE DE LENTILLES Paillasse élèves : x 6 postes - les boites de lentilles convergentes : 20 ; 10 ; 5 ; 3 dioptries - les boites de lentilles divergentes : -10 ; -2 dioptries - 1 banc d optique + lettre F + support + écran + lampe Paillasse Prof - Source de lumière + alimentation + lentilles convergentes et divergentes aimantées pour tableau. - 5/4 MARTIN Lycée Français de Djibouti 0910