TP physique N° 10C Les lentilles convergentes, correction, Première S

TP Physique. N° 10

Les lentilles convergentes.

Correction.

Enoncé

I - Matériel.

II - Méthode des points conjugués.

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).

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…..

- 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 :

Lentille (+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

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

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.

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.

Placer 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.