Lycée des Eucalyptus PCSI TP O4 : Modélisation de lunettes Nom, prénom 1 : Nom, prénom 2 : Notation Autonomie des élèves et respect des consignes Notation Ensemble du TP AUT A B C D E /20 Note : I. Objectif du TP L’objectif de ce TP est de vous faire réaliser différentes lunettes. II. Modélisation d’une étoile lointaine et d’un oeil émmetrope 1- Quel système optique peut-on utiliser pour simuler un objet à l’infini (comme une étoile lointaine par exemple) ? 2- Dans le modèle de l’œil emmétrope, où se forme l’image d’un objet situé à l’infini ? 3- Faire un schéma du montage : objet réel AB, système optique et œil emmétrope. 4- Réaliser le montage sur le banc optique : système optique + œil. On prendra une lentille de vergence V0 = 8 δ pour modéliser le cristallin de l’œil. 5- Mesurer l’angle α sous lequel est vu l’objet par l’œil. (incertitude ?) 6- Appeler le professeur pour validation Appel n°1 Réaliser le montage optique de l’œil emmétrope REA A B C D E III. La lunette astronomique La lunette astronomique est un instrument d’optique utilisé pour observer des objets célestes comme des étoiles par exemples. Comme toutes les lunettes, elle est constituée d’un objectif L1 et d’un oculaire L2 caractérisés par leur distance focale f1’ et f2’. La lunette astronomique est un instrument afocal 1. La lunette astronomique est formée de deux lentilles convergentes de distances focales f’1 et f’2. Où doit se situer l’image intermédiaire ? Exprimer la distances D entre les centres optiques des deux lentilles O1 et O2 en fonction de ces distances focales. 2. Exprimer le grossissement angulaire théorique de la lunette en fonction de ces distances focales puis en fonction des vergences V1 et V2 des lentilles L1 et L2. 3. Choisir les lentilles parmi celle à votre disposition de manière à avoir un grossissement maximal. Page 1 sur 3 Lycée des Eucalyptus PCSI 4. Faire le schéma correspondant sur votre compte-rendu. 5. Réaliser le montage optique en conservant le système précédent (objet simulé à l’infini + œil). On se servira de l’écran pour vérifier que l’image intermédiaire est au bon endroit. Appel n°2 Réaliser le montage optique d’une lunette astronomique REA A B C D E 6. Mesurer l’angle α’ sous lequel est vu l’objet au travers de la lunette. (incertitude ?) 7. Calculer le grossissement angulaire réel et le comparer au théorique. IV. La lunette de Galilée Une lunette de Galilée est instrument d’optique constitué d’un objectif modélisé par une lentille convergente et d’un oculaire modélisé par une lentille mince divergente. C’est un instrument afocal. 1. Où doit être réalisée l’image intermédiaire ? Faire un schéma optique de la lunette en faisant apparaitre la distance focale image f’3 de l’objectif et la distance focale objet f4 de l’oculaire. 2. Réaliser le montage en choisissant astucieusement les deux lentilles. Appel n°3 Réaliser le montage optique de la lunette de Galilée REA A B C D E 3. Mesurer l’angle α’’ sous lequel est vu l’objet au travers de la lunette. (incertitude ?) 4. Exprimer alors le grossissement du microscope et le calculer. 5. Quelle différence majeure pouvez-vous observée entre la lunette astronomique et la lunette de Galilée ? Expliquer pourquoi on appelle cette lunette la « lunette d’opéra » (deux raisons). Page 2 sur 3 Lycée des Eucalyptus PCSI V. Annexes A/ Liste du matériel : paillasse élève • • • • • • • • banc optique source de lumière blanche objet métallique : mire micrométrique. lentilles convergentes (1 x 3 δ, 3 x 8δ, 1 x 20 δ) lentilles divergente (1 x -6 δ/-8 δ) écran supports pour lentilles Barre pour fixer distance lentille-écran paillasse prof B/ Capacités expérimentales ciblées : • • • • Éclairer un objet de manière adaptée. Choisir une ou plusieurs lentilles en fonction des contraintes expérimentales, et choisir leur focale de façon raisonnée. Optimiser la qualité d’une image (alignement, limitation des aberrations, etc.). Estimer une valeur approchée d’une distance focale. C/ Documents annexes : _ FM1 Mesures et incertitudes _ FM2 Compte-rendu _ Cours O3 et O4. Page 3 sur 3
