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Prénom : ................................................
Classe : 1ère S ..
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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 dune lentille convergente
Modéliser la formation dimage sur la rétine de l’œil
Mettre en évidence lintérêt de la « mise au point » dun appareil photographique
Matériel
Un banc doptique gradué
Une lanterne qui éclaire notre objet détude : 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 sécrire aussi
Error!
; Rappel : C =
Error!
1. Recherche dun protocole expérimental
Vous disposez dune lentille de vergence théorique Cthéo = 8,0
1.1. Déterminer la distance focale OF, en m puis en cm, de cette lentille
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1.2. Proposer un protocole expérimental qui permette de vérifier la relation de conjugaison. Indiquer les mesures
que vous souhaitez prendre.
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Appel n°1 (6 points) : Appeler le professeur pour quil valide votre protocole
(B) : aide partielle
(C) : aide intense
(D) : échoué
1.3. 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)
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2. Modélisation
A laide 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 ?
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2.2. Noter léquation ; arrondir les coefficients à lentier le plus proche si cela vous paraît crédible.
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3. Exploitation de la modélisation
3.1. A partir du modèle précédent et de la formule de conjugaison, déterminer la vergence expérimentale Cexp.
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3.2. Calculer le pourcentage derreur relative : erreur relative (%) =
Error!
100 = .................................
Conclure : ........................................................................................................................................................
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Appel n°2 (8 points) : Appeler le professeur pour quil valide votre modélisation et vos résultats
(A) : réussi
(B) : aide partielle
(C) : aide intense
(D) : échoué
II. L’œil
1. Objet à linfini
« L’œil a-t-il besoin daccommoder lorsquun objet est à linfini ? ». 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 laxe optique est le plan focal image.
Pour répondre à la suite, regarder lanimation Lentille sphérique mince dans les conditions de Gauss (G.
Tulloue) avec un objet à linfini.
1.1. se situe limage si lobjet se situe à linfini ?
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1.2. Limage est-elle droite ou renversée ? ................................................
Quest-ce qui nous permet de « retourner » ces images afin de les voir à lendroit ?
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2. Œil qui accommode
Lorsque lobjet nest plus à linfini, 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 cest impossible ! Il faut
donc trouver une autre solution !!
On rapproche lobjet de telle sorte à avoir 33 cm entre lobjet et la lentille sans bouger lécran.
2.1. Que dire alors de limage sur lécran ?
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2.2. Que faut-il faire (sans déplacer les éléments doptique sur le banc !!) pour avoir une image nette sur lécran ?
Réaliser la manipulation.
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Appel n°3 (3 points) : Appeler le professeur pour quil valide votre manipulation
(A) : réussi
(B) : aide partielle
(C) : aide intense
(D) : échoué
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III. Lappareil photographique
Un appareil photographique, contrairement à l’œil, dispose d’une lentille de distance focale fixée (lobjectif).
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 lobjet à photographier est à linfini. L’écran sera à l’extrémité du
banc.
1.1. Faire la mise au point. Préciser lélément à déplacer afin dobtenir une image nette sur lécran.
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On désire maintenant photographier un objet se trouvant à 60 cm de lobjectif de lappareil.
1.2. Limage 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 ?
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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
(B) : aide partielle
(C) : aide intense
(D) : échoué
1.5. Faire un schéma sur papier millimétré de la situation. Echelle horizontalement : 1 cm pour 4 cm en réalité.
IV. Similitudes et différences
1) Citer les points communs entre l’œil et l’appareil photographique.
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2) La mise au point seffectue-t-elle de la même manière ? Expliquer.
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3) Quand on observe un objet, l’œil en forme une nouvelle image tous les dixièmes de seconde environ. Est-ce le cas
de lappareil photographique ?
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4) Quel avantage une durée dexposition réglable donne-t-elle à lappareil photographique ?
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Coupe d’un appareil
photographique
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