Comment distinguer les lentilles convergentes et divergentes

TP de physique n°1
classe de 1°ST2S
Objectifs :
Comment distinguer les lentilles convergentes et divergentes ?
- Classement des lentilles en deux familles.
- Vocabulaire : axe optique, centre optique, foyers, distance focale,vergence.
- Mesure de la distance focale.
Introduction : Donner quelques applications sur l’utilisation des lentilles :
I- Comment différencier les deux catégories de lentille ?
1- Par observation directe : (utiliser les lentilles de démonstration)
- Observer la forme des deux catégories de lentille et les schématiser dans le tableau.
- Quels sont les points communs ?
- Quelles sont les différences ?
lentilles à bord ….
forme
représentation
lentilles à bord ….
forme
représentation
- Comment peut-on définir une lentille ?
2- Par lecture d’un texte : (utiliser les lentilles cerclées de plastique)
- Poser une lentille de chaque catégorie sur un texte puis éloigner cette lentille de quelques centimètres.
- Observer l’image et noter les différences dans le tableau.
lentilles convergentes
lentilles divergentes
3- Par observation d’ un faisceau lumineux :
- Diriger un faisceau de rayons parallèles sur chaque catégorie de lentille. Observer le faisceau
émergeant et le schématiser dans le tableau. (utiliser les lentilles de démonstration)
lentilles convergentes
lentilles divergentes
- Utiliser des lentilles convergentes plus bombées et observer le faisceau émergeant.
Y a-t-il un effet différent ?
- Ajouter une deuxième lentille convergente à la sortie du dispositif précédent en la positionnant de façon
à ce que les rayons du faisceau soient à nouveau parallèles. Faire un schéma de cette expérience.
(utiliser les lentilles de démonstration)
II- Caractéristiques d’une lentille mince.
En analysant les schémas précédents, essayer de repérer et de donner les caractéristiques d’une lentille :
- le centre optique :
- l’axe optique :
- les foyers :
- la distance focale :
- la vergence :
Schématiser les deux catégories de lentilles en indiquant la position des points caractéristiques O, F et F’.
schéma des lentilles convergentes
schéma des lentilles divergentes
III- Mise en évidence des 3 rayons particuliers.
Reprendre l’expérience réalisée avec une lentille convergente et le faisceau lumineux pour mettre
en évidence les trois rayons particuliers : (utiliser les lentilles de démonstration)
- Tout rayon incident passant par le centre optique O émerge de la lentille de quelle façon ?
- Tout rayon incident parallèle à l’axe optique émerge de la lentille de quelle façon ?
- Tout rayon incident passant parle foyer principal objet F émerge de la lentille de quelle façon ?
IV- Mesure de la distance focaIe d’une lentille convergente.
1- Première méthode :
a) Proposition d’une méthode :
En reprenant l’expérience réalisée avec une lentille convergente et le faisceau lumineux, essayer
d’élaborer un protocole permettant de mesurer la distance focale.
b) Mesure : (utiliser les lentilles de démonstration)
- Après accord du professeur réaliser cette expérience : distance focale : f’ = ……
- Calculer la vergence C de cette lentille : C = ……
2- Deuxième méthode :
a) Expérience :
- Placer la lentille convergente (utiliser la lentille cerclée de plastique 8) entre une source de lumière
éloignée (Soleil par exemple) et l’écran. Attention à l’éblouissement !
- Coller cette lentille sur l’écran puis l’éloigner lentement jusqu’à obtenir la tâche la plus petite (ou la
plus nette) possible sur l’écran.
- Mesurer la distance entre la lentille et l’écran : d = ………
b) Interprétation :
On admet que lorsqu’un objet est situé à l’infini, son image se forme dans le plan focal image (plan qui passe
par le foyer image F’ et qui est perpendiculaire à l’axe optique de la lentille).
La distance lentille - écran d est alors égale à la distance focale f’ = ……….
Calculer la valeur de la vergence C = ………
(comparer cette valeur à celle affichée sur la lentille)