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Transcription

1 OPTIQUE

2 Dans le manuel Chapitre 1 Page 12 Faire pour soi les exercices 1, 2, 3, page 22 A présenter exercices 7 et 9 p 23

3 Dans le manuel Vocabulaire Le plan Image d'un objet par une lentille convergente a)schéma intuitif b) Modélisation c) Caractéristique de la lentille. Construction graphique de l'image Grandissement : définition, relation Relation de conjugaison origine au foyer.

4 Vocabulaire Rayon lumineux, Objet, image par un système optique. Comparaison avec les maths : Le système optique associe un point image à un point objet. La fonction associe une image à un antécédent. Notation.

5 II Image (renversée) donnée par une lentille convergente Schéma intuitif

6 II Image (renversée) donnée par une lentille convergente Schéma intuitif

7 Modélisation de la lentille Le symbole : la lentille est mince Le foyer est le lieu du feu, il y a deux foyers : foyer objet F, foyer image F' L'axe optique est l'axe tout court, il est orienté Le centre optique est le centre O de symétrie de la lentille F O F'

8 Caractéristique de la lentille La seule caractéristique est la distance focale OF' notée f en m. On définit ainsi la vergence en m -1 ou dioptries (δ) V = 1 f F O F'

9 Constructions de l'image d'un objet par une lentille convergente Deux rayons particuliers : 1) le rayon qui passe par le centre n'est pas dévié 2) Le rayon parallèle à l'axe optique ressort en passant par le foyer Principe du retour inverse : troisième rayon Notion de points conjugués, ils sont liés. L'image d'un objet à l'axe est à l'axe. Deux rayons suffisent pour trouver le conjugué

10 Construction de l'image A'B'd'un objet AB par une lentille convergente B F' A F O Axe optique

11 Construction de l'image A'B'd'un objet AB par une lentille convergente B F' A F O Axe optique B'

12 Constructions de l'image A'B'd'un objet AB par une lentille convergente B F' A' A F O Axe optique B'

13 Construction avec les trois rayons B I A F O F' A' J B'

14 Construction différente de la 4f B I A F O F' J A' B'

15 Construction différente de la 4f B I A F O F' J A' B'

16 Exercice de construction Construire l'axe optique ajouter la lentille, placer les deux foyers à 4 cm ( 5 gds carreaux) de part et d'autre f = FO =OF'=4cm Placer l'objet AB à peu près tel que AO = 8cm AB= 1cm Construire les trois rayons remarquables en déduire B' Abaisser la perpendiculaire pour placer A'

17 Orientation des axes, distances algébriques On compte séparément les distances verticales et les distances horizontales. Elles ne peuvent se mélanger. On compte positivement les distances vers le haut, et dans le sens de la lumière incidente.

18 Ne pas oublier la loupe Construire l'axe optique ajouter la lentille, placer les deux foyers à 4 cm ( 5 gds carreaux) de part et d'autre f = FO =OF'=4cm Placer l'objet AB à peu près tel que AO = 3cm AB= 1cm Construire les trois rayons remarquables en déduire B', ne pas hésiter à les prolonger pour voir d'où semble venir la lumière pour l'observateur. Abaisser la perpendiculaire pour placer A'

19 Grandissement Grandissement γ, sans dimension mais avec signe Image renversée γ négatif Image agrandie γ >1 Image réduite γ <1 γ = A ' B ' AB

20 Relation de conjugaison La relation de conjugaison lie les abscisses de l'objet et de l'image Cette relation permet donc des prévisions: Position de l'image Position de l'objet

21 Relation de conjugaison : mise au point AB = OI et A' B ' = OJ B I AB triangleab F; OJF = AF OJ OF A F J O F ' Axe optique A' B' A' B' trianglea ' B' F'; OIF' = A' F' OI OF'

22 Schéma seul B I A F O F' Axe optique A' J B'

23 Relation de conjugaison : mise au point AB = OI et A' B ' = OJ A' B' A' B' OJ γ = = = AB OI AB B I A F O F' Axe optiquea' J B'

24 Relation de conjugaison : Thalès AB = OI et A' B ' = OJ γ = A ' B ' AB = A ' F ' OF' = OF AF B I A F O F' Axe optique A' J B'

25 Relation de conjugaison : mise au point ( A' F ') (OF ') = (OF ) ( AF ) A' F' OF' = OF AF donnea' F ' AF = OF OF ' = [ ] OF' 2 A' F ' AF = [ ] OF' = f ² 2

26 Relation de conjugaison origine au sommet O ou relation de Descartes = = AO OA ' OF ' f

27 Utilisation de la relation Données : f= 20 cm Calculer OA' si OA =40 cm position? Calculer OA' si OA =50 cm position? Calculer OA' si OA =15 cm position?

28 Exercices d utilisation de la relation de conjugaison. Exercices 14, 15, 18 page 25

29 Expression du grandissement γ= ( A' B') ( A' O) ( AB) = ( AO) B I A F O F' Axe optique A' J B'

30 Suite dans l'oeil et la vision

31 Utilisation de la relation donnant le γ= grandissement ( A' B') ( A' O) ( AB) = ( AO) Données : f= 20 cm Calculer γ si OA =40 cm position? Calculer γ si OA =50 cm position? Calculer γ si OA =15 cm position?

32 Diamètre apparent d'un objet (éloigné) α= = AB en radians(dimension?) OA Le diamètre apparent est l'angle sous lequel on voit un objet. C'est la seule donnée pertinente quand les rayons viennent, parallèles, de l'. (soleil, autres astres) Grossir l'image d'un objet éloigné c'est augmenter l'angle sous lequel on le voit

33 Principe de la lunette astronomique (dite afocale) Deux lentilles, une plate, une bombée La lentille plate crée une grande image de l'astre dans son plan focal La lentille bombée regarde cette image à la loupe F'1 et F2 confondus Angle augmenté vision reposante F'2

34 Compléments Une autre manière de donner la distance focale : la vergence (optique) d'une lentille p=1/(of) unité le m-1 ou dioptrie Avantages et habitudes Deux foyers pour une lentille (Symétrie) La loupe Le stigmatisme : l'image nette d'un point est un point.

35 Relation entre les positions des objets et images Necessité d'une orientation La mesure algébrique : des vecteurs à une dimension Relation origines des vecteurs au foyer (démonstration à l 'aide de triangles homothétiques (semblables)) dite de Newton Relation origines au centre optique dite de Descartes