I. Relation de conjugaison
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NOM : ................................................ Prénom : ................................................ Classe : 1ère S .. NOM : ................................................ Prénom : ................................................ Classe : 1ère S .. 1ère S Thème : Couleurs et images TP n°5 Physique Relation de conjugaison - Œil et appareil photographique Chap.1 Objectifs Utiliser la relation de conjugaison d’une lentille convergente Modéliser la formation d’image sur la rétine de l’œil Mettre en évidence l’intérêt de la « mise au point » d’un appareil photographique Matériel Un banc d’optique gradué Une lanterne qui éclaire notre objet d’étude : le F. Des supports coulissants où placer les lentilles I. Relation de conjugaison Un point objet A donne à travers une lentille un seul point image A’ appelé le point conjugué dont la position est déterminée graphiquement. Les distances OA et OA’ obéissent alors à une relation mathématique appelée relation de conjugaison : Error! – Error! = C qui peut s’écrire aussi Error! ; Rappel : C = Error! 1. Recherche d’un protocole expérimental Vous disposez d’une lentille de vergence théorique Cthéo = 8,0 1.1. Déterminer la distance focale OF’, en m puis en cm, de cette lentille ......................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... 1.2. Proposer un protocole expérimental qui permette de vérifier la relation de conjugaison. Indiquer les mesures que vous souhaitez prendre. ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... Appel n°1 (6 points) : Appeler le professeur pour qu’il valide votre protocole (A) : réussi 1.3. (B) : aide partielle (C) : aide intense (D) : échoué Réaliser les mesures (environ 8) et les noter dans un tableau. Attention : les valeurs OA sont négatives. La distance OA doit être supérieure ou égale à 20 cm OA (m) OA’ (m) 16/04/2017 840902422 1/3 2. Modélisation A l’aide de Regressi (notice jointe), créer les grandeurs notées OA et OA’ puis entrer les valeurs précédentes en mètres. Créer les grandeurs calculées x = 1/ OA et y = 1/ OA’ 2.1. Visualiser y en fonction de x et modéliser cette courbe. Quel est le modèle choisi ? ......................................................................................................................................................................... 2.2. Noter l’équation ; arrondir les coefficients à l’entier le plus proche si cela vous paraît crédible. ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... 3. Exploitation de la modélisation 3.1. A partir du modèle précédent et de la formule de conjugaison, déterminer la vergence expérimentale Cexp. ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... 3.2. Calculer le pourcentage d’erreur relative : erreur relative (%) = Error! 100 = ................................. Conclure : ........................................................................................................................................................ ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... Appel n°2 (8 points) : Appeler le professeur pour qu’il valide votre modélisation et vos résultats (A) : réussi (B) : aide partielle (C) : aide intense (D) : échoué II. L’œil 1. Objet à l’infini « L’œil a-t-il besoin d’accommoder lorsqu’un objet est à l’infini ? ». On répondra à cette question en modélisant l’œil avec la lentille de vergence +5 δ. Définition du plan focal image : Le plan passant par F’ et perpendiculaire à l’axe optique est le plan focal image. Pour répondre à la suite, regarder l’animation Lentille sphérique mince dans les conditions de Gauss (G. Tulloue) avec un objet à l’infini. 1.1. Où se situe l’image si l’objet se situe à l’infini ? ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... 1.2. L’image est-elle droite ou renversée ? ................................................ Qu’est-ce qui nous permet de « retourner » ces images afin de les voir à l’endroit ? ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... 2. Œil qui accommode Lorsque l’objet n’est plus à l’infini, son image ne se trouve plus dans le plan focal image du cristallin au repos. Il faudrait alors faire varier la distance rétine/cristallin pour avoir une image nette mais c’est impossible ! Il faut donc trouver une autre solution !! On rapproche l’objet de telle sorte à avoir 33 cm entre l’objet et la lentille sans bouger l’écran. 2.1. Que dire alors de l’image sur l’écran ? ......................................................................................................................................................................... 2.2. Que faut-il faire (sans déplacer les éléments d’optique sur le banc !!) pour avoir une image nette sur l’écran ? Réaliser la manipulation. ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... Appel n°3 (3 points) : Appeler le professeur pour qu’il valide votre manipulation (A) : réussi 16/04/2017 (B) : aide partielle (C) : aide intense 840902422 (D) : échoué 2/3 III. L’appareil photographique Un appareil photographique, contrairement à l’œil, dispose d’une lentille de distance focale fixée (l’objectif). Coupe d’un appareil photographique 1. Manipulation On simule un appareil photographique avec une lentille convergente de vergence +5 donc de distance focale f’ = 20 cm, et un écran (=capteur). Dans un premier temps, on considère que l’objet à photographier est à l’infini. L’écran sera à l’extrémité du banc. 1.1. Faire la mise au point. Préciser l’élément à déplacer afin d’obtenir une image nette sur l’écran. ......................................................................................................................................................................... On désire maintenant photographier un objet se trouvant à 60 cm de l’objectif de l’appareil. 1.2. L’image est-elle nette sans mise au point ? ................................................ 1.3. Pour former une image nette sur la pellicule (ou le capteur numérique), comment faut-il procéder ? ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... 1.4. Noter vos valeurs de OA = ................................................ et OA’ = ................................................ Appel n°4 (3 points) : Appeler le professeur pour qu’il valide votre manipulation et vos valeurs numériques (A) : réussi 1.5. IV. (B) : aide partielle (C) : aide intense (D) : échoué Faire un schéma sur papier millimétré de la situation. Echelle horizontalement : 1 cm pour 4 cm en réalité. Similitudes et différences 1) Citer les points communs entre l’œil et l’appareil photographique. ................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................... 2) La mise au point s’effectue-t-elle de la même manière ? Expliquer. ................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................... 3) Quand on observe un objet, l’œil en forme une nouvelle image tous les dixièmes de seconde environ. Est-ce le cas de l’appareil photographique ? ................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................... 4) Quel avantage une durée d’exposition réglable donne-t-elle à l’appareil photographique ? ................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................... 16/04/2017 840902422 3/3
