Miroir sphérique convergent

TP 2
MIROIR SPHERIQUE CONVERGENT
Compétences exigibles mises en jeu lors de ce TP :
Pour un miroir sphérique :
- positionner le sommet, le centre; tracer l’axe optique principal; positionner le foyer principal,
- connaître la définition de la distance focale,
- construire l’image d’un objet plan, perpendiculaire à l’axe optique principal,
- construire l’image d’un point objet situé à l’infini.
Pour (une lentille et) un miroir plan ou sphérique :
- déterminer à partir d’une construction à l’échelle, les caractéristiques d’une image,
- retrouver par construction les caractéristiques d’un objet connaissant son image,
- construire la marche d’un faisceau lumineux issu d’un point source à distance finie ou infinie.
I)
DEFINITION : miroir sphérique convergent
Un miroir sphérique convergent est une portion de sphère dont la face concave est réfléchissante.
Le miroir sphérique est caractérisée par:
 son centre C
 son rayon R
 son sommet S
 son foyer F
L'axe optique est la droite CS.
Un miroir plan est un miroir sphérique de rayon infini.
II)
CARACTERISTIQUES GEOMETRIQUES ET MODELISATION
Modélisation :
III)
POINTS ET RAYONS PARTICULIERS
1) Centre C du miroir
Quelle est la propriété d’un rayon passant par le centre C ?
2) Sommet S du miroir
Quelle est la propriété d’un rayon passant par le sommet S ?
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3) Foyer principal du miroir
Compléter les schémas en dessinant les rayons réfléchis et identifier : foyer principal image et plan focal image
Quelle est la propriété d’un rayon incident arrivant parallèle à l’axe ?
4) Foyer objet
Quelle est la propriété d’un rayon incident passant par le foyer objet ?
Que pouvez-vous dire sur les positions du foyer image et du foyer objet d’un miroir ?
IV)
DISTANCE FOCALE ET VERGENCE
Pour mesurer les distances, l’axe optique est orienté dans le sens de propagation de la lumière indiqué par une flèche et sens +
Qu’appelle-t-on distance focale d’un miroir ?
V)
CONDITIONS DE GAUSS
Si on est dans les conditions de GAUSS, à un point objet correspond un point image.
Quelles sont les conditions de GAUSS ?
VI)
CONSTRUCTION DE L’IMAGE DONNEE PAR UN MIROIR SPHERIQUE CONVERGENT
On place un objet AB de 10 cm de hauteur devant un miroir sphérique convergent de distance focale f = 20 cm
 Construire à l’échelle 1/10 l’image A’B’ pour différentes positions de AB : 80 cm, 40 cm, 20 cm et 15 cm
 Déterminer graphiquement la position et la grandeur de l’image
Que devient l’image quand l’objet se rapproche du miroir ?

Comparer aux résultats obtenus avec une lentille convergente. Conclure
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VII)
ETUDE EXPERIMENTALE
Objectifs :
- Identifier expérimentalement le foyer et le centre d’un miroir sphérique convergent
- Etudier l’évolution de l’image selon la position de l’objet
IMAGE D’UN OBJET A L’INFINI

Rechercher l’image d’un objet lointain (arbre,…) en déplaçant un écran transparent (papier calque) devant le miroir
L’image se forme au foyer F du miroir
 Mesurer la distance focale f = OF et noter sa valeur
f = ……..
IMAGE D’UN OBJET PROCHE

Sur un banc optique, placer devant une source lumineuse un objet plan diffusant (F avec verre dépoli),
perpendiculairement à l’axe du miroir à une distance d > 2 f
Rechercher l’image à l’aide d’un écran transparent (papier calque)
Observer l’image et noter sa position
OA’ =………..
L’image est-elle droite ou renversée ? Plus grande ou plus petite que l’objet ?
…………………………………………………………………………………………………

Approcher l’objet du miroir.
Comment varient la position et la grandeur de l’image ?
…………………………………………………………………………………………………..

Rechercher la position de l’objet pour laquelle l’image a même taille que l’objet.
Noter les positions de l’objet et de l’image
OA =……
OA’ =………
Cette position correspond au centre C du miroir.
En déduire le rayon de courbure R du miroir
R =…….
Comparer la valeur de R à la distance focale f
……………………
Mots clés, ou ce que je dois retenir de ce TP :
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A. Chaillou
Au bureau
-
Miroir plan
Vitre avec supports et pinces pour la tenir verticale
2 bougies sur soucoupes
allumettes
miroirs sphériques
Binôme élèves
-
banc optique avec accessoires
alimentation
fils
papier mm
papier calque
Avant I, rappel sur miroir plan avec expérience au bureau
W maison : constructions du VI
Séance suivante : TP miroir convergent et contrôle
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