DS :

Les lentilles liquides (45 min).

Les lentilles liquides (45 min)  :

1.  Distance focale :

a.  Variation la distance focale d’une lentille liquide :

-  La lentille liquide se comporte alors comme une lentille mince convergente dont la distance focale change en fonction de la tension électrique appliquée.

-  L’adhérence des fluides sur les parois de cette capsule varie lorsqu’une tension électrique est appliquée sur ces parois,

ce qui entraîne une déformation se la surface de contact eau/huile dont la courbure varie

b.  Nom du point d’intersection des rayons lumineux ayant traversé la lentille liquide (schéma B.) :

-  Tout rayon incident parallèle à l’axe principal d’une lentille convergente en émerge en passant par le point F’ appelé foyer - image de la lentille.

-  Le point F’ est situé après la lentille.

-  Le point d’intersection des rayons lumineux ayant traversé la lentille liquide est le foyer – image de la lentille F’.

c.  Point commun entre le fonctionnement d’une lentille liquide et celui de l’œil.

-  Lorsque l’œil accommode, il modifie sa distance focale.

De même, les lentilles liquides modifient leur distance focale afin que l’image d’un objet se forme sur le capteur situé à une distance fixe.

2.  Valeur de la distance OA’.

-  On peut faire la représentation graphique de la situation :

-  On trace l’axe optique Δ.

-  On position l’objet AB et on trace le rayon lumineux qui passe par l’axe optique et qui n’est pas dévié.

-  Puis on position l’image A’B’

-  ­On obtient la figure suivante (sans soucis d’échelle) :

-  Les différentes mesures :

-  L’objet se trouve à 60 mm de la lentille : OA ≈ 60 mm

-  L’objet mesure environ 15 mm : AB ≈ 15 mm

-  La distance focale mesure (inconnue) : OF’ = f’ ≈ ?

-  L’image se trouve à (à déterminer) de la lentille : OA’ ≈ ?

-  L’image mesure 1,5 mm : A’B’ ≈ 1,5 mm

-  Par application du théorème de Thalès, aux triangles suivants :

- OAB et OA’B, on peut écrire la relation suivante :

-   

-  On en déduit la valeur de la distance OA’ :

-   

-  Schéma réalisé avec l’échelle de la question 3.:

3.  Schéma :

a.  Schéma de la lentille, de l’objet et de son image, puis repérer

la position du foyer image F’.

-  Échelle suivante : 1 cm sur le schéma représente 3 mm dans la réalité.

b.  Mesure de la distance focale.

-  Mesure sur le schéma : ℓ (f’) ≈ 1,8 cm

-  En conséquence :

-  f’ ≈ 3 × 1,8 mm

-  f’ ≈ 5,4 mm

4.  Caractéristiques de l’image :

a.  Valeur de sa nouvelle sa nouvelle taille lorsque l’objet se rapproche

de 30 mm de la lentille.

-  Les différentes mesures :

-  L’objet se trouve à 30 mm de la lentille : OA ≈ 30 mm

-  L’objet mesure 15 mm : AB ≈ 15 mm

-  La distance focale mesure : OF’ = f’ = 5,0 mm

-  L’image se trouve à 6,0 mm de la lentille : OA’ ≈ 6,0 mm

-  L’image mesure ( à déterminer) : A’B’ ≈ ?

-  Schéma de la nouvelle situation :

-  Maintenant, on trace le rayon qui passe par le centre optique O et qui n’est pas dévié.

-  Taille de l’image :

-  Par application du théorème de Thalès, aux triangles suivants :

- OAB et OA’B, on peut écrire la relation suivante :

-   

-  On en déduit la valeur de la distance A’B’ :

-   

b.  Construction graphique, distance focale f’ et taille de l’image A’B’ :

-  L’objet se trouve à 30 mm de la lentille : OA ≈ 30 mm

-  L’objet mesure 15 mm : AB ≈ 15 mm

-  La distance focale mesure : OF’ = f’ = 5,0 mm

-  L’image se trouve à 6,0 mm de la lentille : OA’ ≈ 6,0 mm

-  L’image mesure ( à déterminer) : A’B’ ≈ 3,0 mm