1ere ES/L chapitre 1 Formation des images et lentilles minces 1/6

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1 1 ere ES/L Chapitre 1 : Formation des images, lentilles minces Chapitre 1 I) La propagation de la lumière : Expérience : cuve à eau + fluorescéine et LASER Conclusion : Dans un milieu homogène est transparent, la lumière se propage en ligne droite. II) Comment voit-on les objets? Étude de document : 1ere ES/L chapitre 1 Formation des images et lentilles minces 1/6

2 Lors d'un concert, les spectateurs voient bien les musiciens sur la scène alors que les musiciens ne voient pas le public Q1- Quels sont les théories qui ont été développées par les penseurs de l'antiquité? Les penseurs de l'antiquité ont développé 2 théories différentes pour la vision : la théorie de l'intromission (entrée dans l'œil de l'image de l'objet) et la théorie de l'émission (envoie par l'œil d'une sorte d'entité invisible vers l'objet) Q2- Expliquer la phrase suivante : «Lors d'un concert, les spectateurs voient bien les musiciens sur la scène alors que les musiciens ne voient pas le public». Les spectateurs voient les musiciens car ceux ci sont éclairés alors que le public ne peut être vu par les musiciens car le public est dans l'obscurité (il n'est pas éclairé) Q3- En déduire quelle est la bonne théorie pour la vision? Justifier Si la théorie de l'émission était la bonne, les musiciens pourraient voir le public même s'il n'est pas éclairé. Donc la bonne théorie est celle de l'intromission car pour être vu un objet doit être éclairé par une source de lumière et il doit renvoyer cette lumière vers l'œil de l'observateur. Q4- Rappeler la notion de source primaire de lumière et de source secondaire de lumière. Une source primaire de lumière produit sa propre lumière (exemple le soleil ou une lampe). Une source secondaire de lumière ne produit pas sa propre lumière : elle diffuse une partie de la lumière qu'elle reçoit d'une autre source de lumière (et elle absorbe l'autre partie) III) Les lentilles minces : III-1) Qu'est-ce qu'une lentille? Expérience : Observer les différentes lentilles fournies et définir une lentille. Une lentille est un milieu transparent et homogène (verre ou plastique) délimité par des surfaces lisses dont l'une au moins est sphérique. L'épaisseur au centre de la lentille est différente de celle aux bords. 1ere ES/L chapitre 1 Formation des images et lentilles minces 2/6

3 III-2) Quels sont les différents types de lentilles? a) Comment trier les différentes lentilles? Activité expérimentale Doc 1 Nathan p 20 + répondre à la question 1 Les lentilles de la catégorie A ont le centre plus épais que les bords Les lentilles de la catégorie B ont le centre moins épais que les bords Expérience : (matériel : une lentille convergente et une divergente par binôme) Poser la lentille sur un texte puis éloigner lentement la lentille du texte. Observations : Avec la lentille plus épaisse au centre, le texte devient plus gros. Avec la lentille qui est plus épaisse sur les bords, le texte devient plus petit. b) Effet sur un faisceau parallèle de rayons de lumière : (Matériel : tableau magnétique, différentes lentilles et une source lumineuse à rayons parallèles) Activité documentaire Doc 2 Nathan p 20 + répondre aux questions 2 et 3. Question 2 : Les lentilles de la catégorie A font converger les rayons lumineux émergents en un point. Ce point est appelé foyer image (noté ) En échange, les lentilles de la catégorie B font diverger les rayons lumineux émergents : ils s'écartent les uns des autres (ils semblent tous provenir d'un même point situé avant la lentille) Question 3 : Les lentilles de la catégorie A sont donc des lentilles convergentes. Le symbole d une lentille convergente est : La représentation schématique de cette expérience est la suivante : Les lentilles de la catégorie B sont donc des lentilles divergentes. Le symbole d une lentille divergente est : La représentation schématique de cette expérience est la suivante : 1ere ES/L chapitre 1 Formation des images et lentilles minces 3/6

4 III-3) Les caractéristiques d'une lentille mince convergente : Activité documentaire Doc 3 Nathan p 21 Matériel : tableau magnétique, différentes lentilles et une source lumineuse à rayons parallèles. A l'aide des différents documents, donner la définition des mots suivants et dessiner les sur schéma suivant : Axe optique de la lentille et centre optique de la lentille. Le centre optique O d'une lentille correspond (a peu près) au centre géométrique de la lentille. On appelle axe optique de la lentille (noté ), l axe perpendiculaire à la lentille et qui passe par son centre optique O Remarque : L'axe optique de la lentille est la «médiatrice» de la lentille O Δ Question 4 p 21 du livre Si les rayons lumineux incidents sont parallèles à l'axe optique, alors les rayon lumineux émergents (ce sont les rayons lumineux situés après la lentille) vont tous se croiser en un point de l'axe optique appelé le foyer image (noté ) Le rayon lumineux émergent n'est pas dévié quand le rayon incident passe par le centre optique de la lentille. Le rayon lumineux émergent est parallèle à l'axe optique quand le rayon incident passe par le foyer objet F de la lentille. Reporter sur le schéma suivant : le foyer objet, le foyer image, l'axe optique et le centre optique de la lentille mince convergente. Donner la relation géométrique qui existe entre F et F O F Axe optique Δ Le foyer objet (F) est le symétrique du foyer image () par rapport à O A l'aide des différents documents, donner la définition des mots suivants : distance focale et vergence. La distance focale, notée f', est la distance entre le centre optique de la lentille O et le foyer image La vergence, notée C, est l'inverse de la distance focale f' : C= 1 f ' La distance focale s'exprime en m et la vergence en dioptrie (de symbole δ) 1ere ES/L chapitre 1 Formation des images et lentilles minces 4/6

5 Question 5 C'est la lentille 2 qui semble la plus bombée et c'est elle qui a la plus grande vergence car c'est celle qui fait converger le plus rapidement les rayons lumineux Question 6 C= 1 donc f '= 1 f ' C Pour la lentille 1, on a C1 = + 8 δ donc f'1 = 1/8 = 0,125 m = 12,5 cm Pour la lentille 2, on a f'2 = +5,0 cm = 0,050 m donc C2 = 1/0,050 = 20 δ Question 7 Faire l'exercice d'autoévaluation IV) Image donnée par une lentille mince convergente : IV-1) Réalisation d'une image à l'aide d'une lentille convergente : Matériel (par binôme) :une source lumineuse, un objet transparent, une lentille convergente c= +8δ, un banc d'optique, un diaphragme, un écran. Activité expérimentale Doc 1 Nathan p 22 Pour avoir une image nette, il faut que la distance objet-lentille soit supérieure à la distance focale de la lentille. IV-2) Construction graphique d'une image : Voir diaporama Pour construire une image, on utilise trois rayons particuliers (en réalité, deux seuls suffisent): - Le rayon passant par le centre optique O n'est pas dévié - Un rayon incident parallèle à l'axe optique qui émerge en passant par le foyer image. - Un rayon incident passant par le foyer objet F qui émerge parallèlement à l'axe optique. 1ere ES/L chapitre 1 Formation des images et lentilles minces 5/6

6 Dans l'expérience précédente, f' = + 12,5 cm (C = +8 δ) a- 1 er cas : image réelle : qui peut être observée sur un écran ou vu directement par l'œil. B A F O B' A' b- 2 ème cas : image virtuelle : qui peut être vue par l'œil mais ne peut pas être matérialisée sur un écran. B' B A' F A 1ere ES/L chapitre 1 Formation des images et lentilles minces 6/6