Devoir surveillé de sciences physiques n°1

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1°L -Devoir surveillé de sciences physiques n°1
(20 points, 55 min)
Remarques :
-
Deux points seront réservés à la qualité de la présentation et de la rédaction.
Dans la mesure du possible et sauf indication contraire toute réponse doit être
justifiée.
L’usage de la calculatrice est autorisé.
Exercice 1 (6 points)
1.
2.
3.
4.
Un observateur qui a une vue normale regarde une voiture très éloignée. Où se forme l'image dans
son œil ?
Sa rétine est située à 15 mm du cristallin. Que représente la distance 15 mm pour le système optique
constituant l'oeil de l'observateur ?
En déduire la vergence C de la lentille équivalente à son œil au repos.
Des deux lentilles schématisées ci-dessous, quelle est la lentille la moins convergente? Justifier la
réponse.
5.
On admet que les lentilles L1 et L2 représentent le cristallin d'une personne ayant une vue normale,
regardant un objet ponctuel A plus ou moins éloigné. Quelle lentille représente le cristallin en vision
de très près ? Justifier la réponse.
6.
Comparer (figure 2) la position de l'objet ponctuel A dont la lentille L2 forme l'image A', à celle de la
position de l'objet dans le cas de la figure 1.
7.
Le cristallin est donc une lentille convergente, souple dont la courbure peut varier suivant la position
des objets examinés. Comment s'appelle ce phénomène qui devient impossible à réaliser chez les
personnes âgées?
Exercice 2 (4 points)
1. Le cristallin de l'œil se comporte comme une lentille convergente. Pour modéliser un œil, vous disposez de
quatre lentilles représentées ci-après.
1.1. Classer les quatre lentilles en deux catégories.
1.2. Laquelle est la plus convergente ? Justifier.
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2. Un œil myope se caractérise par une formation de l'image en avant de la rétine.
2.1. Reproduire sur votre copie le schéma 2, puis, tracer la marche des deux rayons lumineux dans
l'œil myope.
2.2. L'œil myope est-il plus convergent ou moins convergent que l'œil normal ?
3. Pour corriger cet œil myope, l'ophtalmologiste prescrit une lentille correctrice notée : "  5  " .
3.1. Quelle information apporte le signe moins ?
3.2. Quelle grandeur physique est associée à la valeur 5 ?
3.3. Quelle unité représente la lettre grecque «  » ?
Exercice 3 (4 points)
La vision sous marine
L’œil humain n’est pas adapté à une vision nette sous l’eau. En effet, l’immersion de la cornée a pour effet de
modifier la vergence de l’œil. Sous l’eau, pour un œil normal au repos, l’image d’un objet lointain se forme en
arrière de la rétine.
1.
Reproduire les schémas ci-dessous sur votre copie et les compléter en indiquant le trajet des rayons
lumineux à la sortie du cristallin.
Oeil "normal" dans l'air
1.
2.
3.
4.
Oeil "normal" dans l'eau
Comparer la distance focale d’un œil dans l’air à celle du même œil dans l’eau.
En déduire comment évolue la vergence de l’œil lors d’une immersion.
A quel défaut de vision s’apparente la vision sous-marine sans masque ?
Pourquoi les myopes parviennent-ils à voir plus nettement sous l’eau que les personnes sans défaut
de vision ?
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Exercice 4 (4 points) : IMAGE D’UN OBJET A TRAVERS UNE LENTILLE
Question 1 (1 point)
25 cm
schéma a
PP
PR
infini
œil
PP
schéma b
PR à l'infini
œil
schéma c
PP
PR à l'infini
œil
schéma d
PR à l'infini
en accommodant
PP
œil
25 cm
L’œil normal, l’œil myope, l’œil hypermétrope et l’œil presbyte sont respectivement représentés par les
schémas :
 c, d, a , b
 b, a, c, d

 a, b, c, d
b, a, d, c
 d, a, b, c

Question 2 (1 point)
On donne la position et la taille de l’image A’B’ d’un objet AB à travers la lentille L (f = 20cm) sur le graphique
ci-dessous :
L
B
O
A
A'
X
Y
Z
T
U
B'
En utilisant le graphique ci-dessus (il vous faut faire une construction) indiquer la position du foyer image F’.
Le foyer image F’ se trouve :
Cochez uniquement la bonne réponse
 en X
 en Y
 en Z
 en T
 en U
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Question 3 (1 point)
Construire ci-dessous l’image A’B’ de l’objet AB à travers la lentille L1.
L1
B
O
A
F'
L’image A’B’ est telle que :
Cochez uniquement la bonne réponse


OA’ = 2 x OA
OA’ = 3 x OA
OA’ est infini
OA’=0,5 xOA
OA’= OA



Question 4 ( 1 point)
Construire ci-dessous l’image A’B’ de l’objet AB à travers la lentille L2.
L2
B
F'
O
A
L’image A’B’ est telle que :





Cochez uniquement la bonne réponse
A’B’ = 0,5 x AB
A’B’ = AB
A’B’ = 2xAB
A’B’ est infini
A’B’ = AB / 3