Les lentilles

Les lentillesI- Qu’est-ce qui différencient les lentilles entre elles ?1- Distinguer les différents types de lentillesVous disposer d’un certain nombre de lentilles. Le but de cette partie est de réaliser un classement de celles-ci à partirde vos observations.a) 1er classement :Poser une lentille sur le texte de ce TP et éloigner celle-ci progressivement tout en regardant à travers la lentille.Classer les lentilles en deux catégories en fonctions de vos observations.b) 2nd classement :Toucher le bord des lentilles et classer-les en deux catégories en fonctions de vos observations.c) 3ème classement :On dispose d’une source fournissant un faisceau de lumière parallèle. Placer une lentille sur le trajet du faisceau delumière parallèle et observer le faisceau sortant de la lentille. Classer les lentilles en deux catégories en fonctions devos observations.Questions :1. Les catégories obtenues en réalisant ces tests sont-elles constituées des mêmes lentilles ?2. Les unes ont qualifiées de « lentilles convergentes », les autres de « lentilles divergents ». Lesquelles ? Pourquoi ?II- Mesurer la distance focale d’une lentilleUne des grandeurs caractéristiques des lentilles est sa distance focale. Le but de cette manipulation est de découvrir àquoi correspond cette grandeur et de réaliser sa mesure.• Placer une lentille convergente sur le banc d’optique et un objet éclairé (un « F »par exemple). Eloigner le pluspossible l’objet et la lentille.• Placer un écran sur le banc. Réaliser une mise au point pour obtenir une image nette.• Mesurer alors la distance séparant la lentille de l’image obtenue. Cette distance est appelée distance focale etnotée f.• L’image se trouve alors en un point particulier appelé foyer image F’.• Retourner la lentille et recommencer la mesure.Questions :1. La distance focale dépend-elle de la face d’entrée de la lumière dans une lentille ?Sur les lentilles, on indique souvent sa vergence C. Elle est exprimée en dioptrie (symbole δ ) et est égale àétant exprimé en mètre.2. Quelle est la vergence de la lentille étudiée ?3. La vergence d’une lentille dépend-elle de sa forme ?, fIII- Etude de la formation d’une image par une lentille convergente• Sur un banc d’optique, placé la source à une extrémité et l’écran à l’autre extrémité.• Placer entre eux une lentille convergente de distance focale f=20 cm et rechercher la position de l’écran quipermet d’obtenir une image nette.• Rapprocher la lentille de la source et déplacer l’écran pour obtenir à nouveau une image nette.• Lorsque la distance objet-lentille est à peine supérieure à la distance focale, vérifier que l’image peut êtrevisualisée sur un mur éloigné de la lentille.• Lorsque la distance objet-lentille est inférieure à la distance focale, peut-on obtenir l’image sur un écran ?• Placer un oeil selon l’axe de la lentille et observer.• Réaliser cette étude pour les distances objet-lentille suivante :d objet-lentille = 10 cm ; d objet-lentille = 20 cm ; d objet-lentille = 30 cm et d objet-lentille = 40 cm ; Indiquer la positionde l’image.Questions :1. Lorsqu’on diminue la distance objet-lentille, la distance lentille-image augmente-t-elle ou diminue-t-elle ? Lataille de l’image augmente-t-elle ou diminue-t-elle ?

2. Lorsque la distance objet-lentille est égale à la distance focale de la lentille, ou est située l’image par rapport à lalentille ?3. Lorsque la distance objet-lentille est inférieure à la distance focale, l’image peut-elle être visualisée sur un écran ?Est-elle située devant ou derrière la lentille ? Est-elle droite ou renversée ? Plus petite ou plus grande que l’objet ?Quel instrument d’optique d’usage courant est utilisé dans ces conditions ?IV- Quelle relation existe-t-il entre les distances lentille-objet, lentille-image et la taille de l’image ?Objectif : établir les relations de conjugaisons et de grandissement.• On utilise un banc d’optique, un objet (un F par exemple), une lentille convergente de distance focale f =20 cmet un écran (muni d’une feuille de papier millimétrée suivant le cas). On note l’objet AB. Le point A de l’objetest situé sur l’axe de la lentille. Mesurer la hauteur de l’objet AB.• Pour différentes positions de l’objet par rapport à la lentille, indiquer dans le tableau :La distance OA’ séparant l’image de la lentille ;La hauteur A’B’ de l’image.• Compléter le tableau pour chaque mesure.Exploitation :On pose : et . Tracer la représentation graphique de y en fonction de x à l’aide de Latispro.Questions :1. Quelle relation la représentation graphique permet-elle d’établir ? Prolonger la courbe jusqu’à l’axe desordonnées. Que représente ce point ? Comparer son ordonnée à la vergence de la lentille.2. Etablir une relation entre et .3. Quelle relation lie le grandissement et le rapport ?

4. Quelle distance sépare l’objet de l’image lorsque l’objet est situé à une distance 2f de la lentille ? Que vaut ? Cetteparticularité permet-elle de réaliser une mesure de distance focale inconnue ?