Exercice 1 (9 points) : dioptres et lentilles Exercice 2 (2 ... - UFR SciFA

N° d’anonymat________________________________
Filière : Licence Physique-Chimie
Date : 06 janvier 2012 (Examen Terminal)
Durée de l’épreuve : 2 heures
Auteur du sujet : A. En Naciri, A. Tabouret et J.-F. Wax
EPREUVE D’OPTIQUE GEOMETRIQUE
- Il sera tenu compte de la clarté de la rédaction.
- Aucun document n'est autorisé.
- L’usage de toute calculatrice est interdit.
- Dans les applications numériques, l’absence d’unité sera sanctionnée.
Ce sujet comporte 3 parties qui peuvent être traitées indépendamment et dans n’importe quel
ordre. Les conditions de Gauss sont supposées vérifiées en toutes circonstances.
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Exercice 1 (9 points) : dioptres et lentilles
Soit une lentille biconvexe mince L, taillée dans un verre d’indice n. Les deux faces de cette
lentille ont même rayon de courbure R. Lorsque cette lentille est plongée dans l’air, sa distance
focale image est f’1 = + 10cm. Lorsqu’elle est plongée dans l’eau d’indice 4/3, la distance focale
image vaut f’2 = + 30cm.
1) Etablissez la relation qui lie la distance focale, l’indice du verre et le rayon de courbure
R pour chacun des deux cas mentionnés.
2) Déduisez-en les valeurs de n et de R.
On se place maintenant dans l’air. On associe sur un même axe deux lentilles identiques à celle
de la question précédente. Elles seront notées respectivement L1, de centre S1, et L2 de centre S2.
L’écartement des lentilles est S 1 S2
= 20 cm. On place devant ce doublet un objet réel AB tel
que S1 A = - 30 cm.
3) Déterminez graphiquement la position et le grandissement de l’image de AB par le
doublet (précisez l’échelle employée).
4) Vérifiez ce résultat par le calcul.
Exercice 2 (2 points) : petite cuillère
Une petite cuillère en métal possède une surface intérieure et extérieure réfléchissante,
assimilable à un miroir sphérique de rayon de courbure R = 5 cm. Alors que le repas s’éternise,
un convive regarde son image dans cette cuillère. Il est situé à 35 cm de la surface de la cuillère.
Dans quel sens (en se regardant dans le creux et/ou dans le dos de la cuillère) se voit-il à
l’endroit ?

Exercice 3 (9 points) : microscope sur banc optique
Au cours d’une séance de travaux pratiques, on modélise un microscope à l’aide de deux
lentilles convergentes qui sont décrites ci-dessous :
pour l’objectif : lentille L1, de centre optique O1, de vergence C1 = 10 ;
pour l’oculaire : lentille L2, de centre optique O2, de vergence C2 = 5 ;
les centres optiques des deux lentilles sont distants de = 50 cm.
On utilise comme objet AB un quadrillage millimétrique éclairé, perpendiculaire à l’axe optique.
Le point A considéré est sur l’axe. La hauteur de l’objet AB est de 5,0 mm. Cet objet est placé
devant l’objectif à 15 cm du centre optique O1.
A. Calcul préalable
Après avoir rappelé la relation qui les lie à la vergence, déterminez les distances focales des
deux lentilles.
B. Étude de l'image donnée par l’objectif
A l’aide d’un écran, on recherche la position de l’image intermédiaire A1B1 de l’objet AB
donnée par la lentille L1.
1) Calculez position de l’image intermédiaire A1B1.
2) Calculez le grandissement de l’objectif. Déduisez-en la taille de l’image intermédiaire.
C. Étude de l’image donnée par l’oculaire
Un observateur emmétrope regarde l’image définitive A’B’ sans accommoder à travers
l’oculaire.
1) Que peut-on dire de la position de l’image définitive A’B’ ainsi observée ?
2) Quelle est la position particulière correspondante de l’image intermédiaire A1B1 ?
D. Construction de la marche des rayons lumineux à travers le microscope
Sur papier millimétré, faites un schéma du dispositif à l’échelle 1/5 horizontalement et 1/1
verticalement. Construisez l’image intermédiaire A1B1 et l’image définitive A’B’.
E. Détermination du grossissement du microscope
1) Définissez le grossissement commercial et représentez les quantités introduites sur des
schémas.
2) Calculez ce grossissement pour la situation considérée.