TP Physique. N° 10

Les lentilles

convergentes.

Correction.

 

   

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I - Matériel.
II - Méthode des points conjugués.
1)- Notations.

2)- Manipulation 1.

3)- Questions.

4)- Exploitation.

III - Méthode de Bessel et méthode de Silbermann.

1)- Manipulation 2 : Méthode de Bessel.

2)- Manipulation 3 : Méthode de Silbermann.

IV - Méthode d'auto collimation.

I- Matériel disponible.

-    Un banc d’optique avec accessoires : 

-    Une lanterne avec la lettre « F », deux supports pour lentille, un porte écran, un miroir plan, un écran.

-    Lentilles minces marquées :  + 200, + 100

II- Méthode des points conjugués.

1)- Notations.

-    On désigne par O la position du centre de la lentille L.

-    Par A la position de l’objet réel ou virtuel.

-    Par A’ la position de l’image.

-    

2)- Manipulation 1 :

-    L’objet est réel (« F » de la lanterne).

 

Manipulation  Prendre une lentille notée L portant l’indication

(+200) ou (+100).

-  Donner à p les valeurs : -25cm, -30 cm,

-35 cm , -40 cm , -45 cm , -50 cm….. (+100),

-  On peut commencer à -20 cm

-  Déplacer l’écran de façon à obtenir une image nette

et mesurer la valeur de p’ pour chaque valeur de p.

-  Donner les résultats sous forme d’un tableau.

3)- Questions.

-    Pour la lentille L portant l’indication (+200) : pour p = - 10 cm peut-on obtenir une image nette ?

-    regarder l’objet à travers la lentille et indiquer les observations faites.

Pour p = - 10 cm on ne peut pas  obtenir une image nette. 

Si on regarde à travers la lentille, on observe une image droite , plus grande que l'objet.

L'image est virtuelle.

 

 

-    Pour la lentille L portant l’indication (+100) : pour p = - 5 cm peut-on obtenir une image nette ?

-    regarder l’objet à travers la lentille et indiquer les observations faites.

Pour p = - 5 cm on ne peut pas obtenir une image nette. 

Si on regarde à travers la lentille,

On observe une image droite ,

Plus grande que l'objet.

L'image est virtuelle.

4)- Exploitation.

-    Mesures : 

LLentille (+100)

 

 

 

 

Lentille (+100)

p

-19,9

-25

-30,1

-35,1

-40

-45,1

-50

p'

20

16,6

15

14

13,3

12,8

12,5

p cm

p' cm

1/p m -1

1/p' m -1

-19,9

20,0

-5,0

5,0

-25,0

16,6

-4,0

6,0

-30,1

15,0

-3,3

6,7

-35,1

14,0

-2,8

7,1

-40,0

13,3

-2,5

7,5

-45,1

12,8

-2,2

7,8

 

-    Représenter graphiquement les variations de  en fonction de  sur une feuille de papier millimétrée.

-    Prendre une échelle commune judicieuse.

-    Quelle est d’après le graphique, l’équation de la droite moyenne obtenue ?

-    En déduire, à partir de la relation de conjugaison, la vergence C de la lentille utilisée. Donner sa distance focale image f’

 

-  Grace à Excel (courbe de tendance),

-  On peut connaître l'équation de la droite moyenne tracée :

1 / p' 1 / p + 10

-  Relation de conjugaison :

-   Formule de Descartes : on pose :

-  

-  Vergence de la lentille :

-  C 10 δ 

-  Distance focale :  f' 10 cm

 

 

Lentille (+200)

 

Lentille (+200)

p

-25,0

-30,1

-35,1

-40,0

-45,1

-50,0

p'

98,4

59,1

46,0

39,7

35,7

33,1

p cm

p' cm

1/p m -1

1/p' m -1

-25,0

98,4

-4,0

1,0

-30,1

59,1

-3,3

1,7

-35,1

46,0

-2,8

2,2

-40,0

39,7

-2,5

2,5

-45,1

35,7

-2,2

2,8

-50,0

33,1

-2,0

3,0

 

Grace à Excel (courbe de tendance),

on peut connaître l'équation de la droite moyenne tracée :

1 / p' 1 / p + 5,0

ou

Vergence de la lentille : C 5,0 δ  et distance focale f' 20 cm

III- Méthode de Bessel et méthode de Silbermann

1)- Manipulation 2 : Méthode de Bessel

Manipulation  Placer l’écran à 100 cm de l’objet lumineux,

-  puis l’objet et l’écran restant fixes,

-  rechercher les deux positions O1 et O2 de la lentille L (+200) ou (+100),

-  qui permettent d’obtenir l’image de l’objet sur l’écran.

-  En déduire la valeur de d = O1 O2 .

-  Calculer la distance focale image à partir de la relation suivante :

-  Retrouver cette expression par le calcul en partant de la relation de conjugaison.

-    Retrouver cette expression par le calcul en partant de la relation de conjugaison.

2)- Manipulation 4 : Méthode de Silbermann.

-    Chercher une position de l’écran et de la lentille L pour avoir une image réelle de même dimension que l’objet.

-    Déterminer la distance D de l’objet à l’écran.

-    Existe-t-il deux positions de la lentille L permettant d’obtenir l’image de l’objet sur l’écran ?

-    Que peut-on dire de la valeur de d, vue précédemment ?

-    En déduire la distance focale f’ de la lentille L (s’aider du paragraphe précédent).

IV- Méthode d’auto collimation.

ManipulationPlacer l’objet au zéro de la graduation.

-    Placer derrière la lentille, en contact avec celle-ci, un miroir plan.

-    Déplacer l ‘ensemble lentille miroir jusqu’à obtenir une image nette de l’objet sur un écran situé dans le même plan que l’objet

-    (on doit obtenir sur la lanterne, à côté du « F », un « F » renversée de même grandeur que l’objet).

-    Interpréter le fait que l’objet et son image se trouvent à la distance f’ de la lentille.

-    En déduire la valeur de la distance focale image f’ de la lentille.