Exercice d'application directe du cours : utilisation d'une lentille ...

Exercice 1 : utilisation d'une lentille convergente On souhaite utiliser une lentille convergente de distance focale f '=3,0cm
pour réaliser trois types d'applications différentes. Un objet réel de
hauteur 2 cm est placé devant la lentille à une distance différente suivant
l'application. Utilisée dans les conditions de Gauss, la lentille est
considérée comme mince.
On demande dans chaque cas :
-de construire l'image.
-de déterminer la nature, la position, le grandissement, la taille de
l'image en utilisant deux méthodes : graphique et analytique.
1-Principe d'un appareil photo :
L'objet est à 9cm devant la lentille.
Construction de l'image :
[pic]
B' est au sommet d'un faisceau réfracté convergent, l'image est réelle.
Méthode analytique :
[pic] [pic]
L'image est donc inversée, plus petite que l'objet. 2-Principe du projecteur diapositives :
L'objet est placé à 4cm du centre optique.
Méthode analytique :
[pic] [pic]
L'image est réelle, inversée, plus grande que l'objet.
Construction :
[pic] 3-principe de la loupe :
L'objet est placé à 2cm devant la lentille.(entre le foyer objet et le
centre optique). [pic]
Le point image B est au sommet d'un faisceau réfracté divergent. L'image
est virtuelle
Pour voir l'image, il faut regarder vers la source (à gauche) à travers la
lentille.
Méthode analytique :
[pic] [pic]
L'image est donc virtuelle, droite et agrandie. C'est le principe de la
loupe. Méthode graphique :
On a représenté dans un repère cartésien Oxy ci-dessous les 3 droites
correspondant aux 3 applications précédentes .Elles passent par F(-
3cm,+3cm) et leur pente est p'/p. L'abscisse du point d'intersection avec
l'axe Ox est la position de l'objet ; l'intersection avec l'axe des
ordonnées donne la position de l'image et sa nature.
[pic] Exercice 2 : Sujet bac TD 2010 avec correction
[pic]
Correction : 1-a La vergence étant positive, la lentille set convergente. Sa distance
focale vaut :
[pic]
b-caractéristiques de l'image :
Méthode par le calcul :
Utilisons la formule de conjugaison avec les conventions habituelles :
origine au centre optique O, axe optique orienté dans le sens de la
lumière:
L'objet placé en avant de la lentille, sa position est :
[pic]
Et comme :
[pic]
La position de l'image est
[pic]
L'image placée en arrière de la lentille est donc réelle
Calculons le grandissement :
[pic]
Finalement :
[pic]
L'image est inversée par rapport à l'objet et de même taille que l'objet.
Méthode de la construction de l'image :
.
[pic][pic] 2-La vergence totale de lentilles accolées est est égale à la somme
algébrique des vergences :
C=C1 +C2 et donc : C2=15-25=-10m-1
La lentille accolée est donc divergente (vergence négative).
Sa distance focale est :
[pic]
Toutes les constructions ci-dessus peuvent être réalisées avec le
simulateur de banc d'optique inclus dans le petit logiciel de physique et
chimie.
Pour accéder à ce logiciel, cliquer sur le lien :
petit logiciel de physique et chimie