Session 1, Optique géométrique, jeudi 13 novembre 2014 Page 1/5. Examen de Physique 1 1 ère session - Jeudi 13 novembre 2014

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1 Session 1, Optique géométrique, jeudi 13 novembre 2014 Page 1/5 Licence MSPI 1ère année 1 e semestre nnée universitaire 2014/2015 Examen de Physique 1 1 ère session - Jeudi 13 novembre 2014 Durée : 2 heures Les documents et téléphones portables sont interdits. Uniquement les calculatrices de l'université sont autorisées. Le sujet comporte 2 parties qui peuvent être traitées dans l'ordre souhaité par le candidat. Partie Les lois de Snell - Descartes Questions de cours préliminaires 1. Enoncer les lois de Snell-Descartes pour la réflexion et la réfraction. 2. Indiquer dans quelles conditions on obtient : (i) l'angle de réfraction limite, (ii) la réflexion totale. Exercice 1 Une personne de 1,7 m se tient devant un miroir plan rectangulaire accroché verticalement à un mur. Cette personne voit son image qui couvre entièrement la hauteur du miroir. On précise la distance 13 cm entre les yeux et le sommet de la tête. En vous aidant d'un schéma sur lequel figureront les tracés de rayons lumineux, déterminer à quelles distances du sol se trouvent (a) le haut du miroir, (b) le bas du miroir. Exercice 2 Un plongeur sous-marin pointe une lampe de poche allumée vers la surface sous les incidences 0, 26, 30, 65. L indice de l eau est 1,33, l'indice de l'air vaut 1. Dans chaque cas, qu advient-il de la lumière? On fera tout calcul d'angle nécessaire à chaque réponse.

2 Session 1, Optique géométrique, jeudi 13 novembre 2014 Page 2/5 Partie Etude simplifiée d'un objectif de photocopieur Questions de cours préliminaires 1. Soit un système optique qui fournit une image d un objet. 1.a Définir ce que serait une image réelle de cet objet. Comment peut-on l observer? 1.b Même question pour une image virtuelle. 2. Construire, sur le schéma de l annexe (à rendre avec la copie), l'image '' de l'objet pour les différents cas de la figure 1. Déduire de ces constructions la condition sur la position de l objet pour qu une lentille divergente en fournisse une image réelle. Même question dans le cas de la lentille convergente. Lentilles convergentes lumière Lentilles divergentes igure 1

3 Session 1, Optique géométrique, jeudi 13 novembre 2014 Page 3/5 Problème Les procédés actuels de reprographie nécessitent la formation de l image du document sur une surface photosensible par l intermédiaire d un objectif de reproduction. On désire reproduire un document de format 4 soit en 4 (même format) soit en 3 (format double en surface), soit encore en 5 (format moitié en surface). On réalise les différents tirages à l aide d un objectif en modifiant la position relative des lentilles à l intérieur du système. La distance entre le document et le récepteur photosensible est de 384 mm et l on positionne une première lentille mince divergente L 1 de distance focale f 1 = -90 mm à 180 mm du récepteur (figure 2). igure 2 3. En vous aidant des réponses à la question 2., expliquer pourquoi la lentille L 1 ne peut donner une image du document sur le récepteur. On ajoute alors une lentille mince L' devant la lentille L 1 à 180 mm du document (igure 3). igure 3 4. Expliquer alors pourquoi la lentille L' doit être convergente.

4 Session 1, Optique géométrique, jeudi 13 novembre 2014 Page 4/5 5. Soit 1, l image intermédiaire de donnée par L'. En appliquant les relations de conjugaison aux lentilles L' et L 1, calculer la distance focale f de cette lentille L' pour obtenir une image réelle du document sur le récepteur. 6. En déduire le grandissement γ = γ' γ 1 de l association des deux lentilles et indiquer quel type de tirage permettra cet objectif : transformation 4 en 3 (agrandissement) ou 4 en 5 (réduction). Indication : Si γ est le grandissement du système optique, la surface S de la photocopie est : S' = γ²s, où S est la surface du document original

5 Session 1, Optique géométrique, jeudi 13 novembre 2014 Page 5/5 NNEXE ( RENDRE VEC L COPIE) N Place : N Etudiant : igure 1 Lentilles convergentes lumière Lentilles divergentes