II. Etude d`un miroir sphérique concave

Terminale S Spécialité TP de chimie
Objectifs
Positionner le sommet, le centre ; tracer l’axe optique principal ; positionner le foyer principal.
Connaître la définition de la distance focale.
Construire l’image d’un objet plan, perpendiculaire à l’axe optique principal.
Construire l’image d’un point objet situé à l’infini.
Déterminer expérimentalement la distance focale d’un miroir convergent.
I. Observations
Vous disposez d’un miroir plan et d’un miroir concave.
Placez vous à différentes distances de chacun d’eux et noter les caractéristiques de votre image. Vous reporterez vos
observations dans le tableau suivant :
Miroir M1
Miroir M2
Forme au toucher
Plan
Concave
Position de l’objet
Près
Loin
Près
Loin
Caractéristiques de l’image
II. Etude d’un miroir sphérique concave
1.Construction graphique de l’image d’un objet plan formé par un miroir sphérique concave.
Utiliser les lois de la réflexion pour construire l’image de l’objet AB, formée par le miroir. Pour cela vous tracerez, sur la figure
ci-dessous, la marche d’un faisceau lumineux issu de A et se réfléchissant sur le miroir.
2.Définitions : Foyer-Distance focale ; Miroir convergent-divergent.
 Le miroir sphérique du télescope forme l’image d’un objet situé à l’infini.
En utilisant les lois de la réflexion, construire l’image d’un objet situé à l’infini sur l’axe optique.
 Pour les miroirs sphériques, on définit le foyer F par :
« Tout rayon incident parallèle à l’axe optique est réfléchi par le miroir en passant par le foyer principal. »
Placer F sur le schéma ci-dessus.
3. Image donnée par un miroir
sphérique ou comment grossir avec un
miroir ?

En déduire une relation entre la distance focale f = CF et le rayon de courbure R du miroir.
3.Construction simplifiée de l’image donnée par un miroir sphérique
Trouver deux rayons lumineux particuliers permettant de construire l’image A’B’ d’un objet AB.
4.Caractéristiques de l’image selon la position de l’objet.
Vous disposez d’un miroir concave.
Mesurer expérimentalement sa distance focale. Faire le schéma, à l’échelle, correspondant à l’expérience.
Observer les caractéristiques de l’image en fonction de la position de l’objet.
Noter vos observations dans un tableau.
Faire la construction (dans le tableau) associée à chaque cas. (tracer un faisceau lumineux).
Récupérer, chaque fois que c’est possible, l’image sur un écran.
Vous vous auto corrigerez en utilisant le logiciel de simulation « optibanc ».
Répondre à la question posée dans le titre.

Terminale S
Spécialité TP de chimie
Matériel.
1 miroir plan, 1 miroir concave de rayon 1m et de distance focale 50 cm
1 lampe avec cache « d » , 1 écran, 1 porte lentille, 1 règle de 1 m, 2 lampes pour la classe avec le filament visible (Philips)
I. Observations
Vous disposez de différents miroirs.
Quelle forme ont-ils ?
Concave ou plan.
Placez un objet à différentes distances de chacun d’eux et notez les caractéristiques des images observées. Vous reporterez vos
observations dans le tableau suivant :
Miroir M1
Miroir M2
Forme au toucher
plan
concave
Position de l’objet
Près
Loin
Près
Loin
Caractéristiques de l’image
Endroit
Même taille
Endroit
Même taille
Endroit
Plus grand
que l’objet
Envers
Plus petite
que l’objet
Rque : si l’objet est placé entre C et F l’image donnée par M2 est à l’envers, plus grande que l’objet. Pour simplifier dans cette
introduction, qui est une initiation à l’observation des images, imposer aux élèves de placer l’objet « assez loin » ou « assez
près ».
II. Etude d’un miroir sphérique concave
1.Construction graphique de l’image d’un objet plan formé par un miroir sphérique concave.
Utiliser les lois de la réflexion pour construire l’image de l’objet AB, formée par le miroir. Pour cela vous tracerez, sur la figure
ci-dessous, la marche d’un faisceau lumineux issu de A et se réfléchissant sur le miroir.
3. Image donnée par un miroir
sphérique ou comment grossir
avec un miroir ?
corrigé

Il s’agit ici de montrer que les lois de la réflexion sont toujours valables dans le cas des miroirs sphériques.
Ils doivent construire l’image en utilisant i = i’ (angle d’incidence = angle de réflexion).
C’est aussi l’occasion d’introduire le vocabulaire exigible.

2.Définitions : Foyer-Distance focale ; Miroir convergent-divergent.
 Le miroir sphérique du télescope forme l’image d’un objet situé à l’infini.
En utilisant les lois de la réflexion, construire l’image d’un objet situé à l’infini sur l’axe optique.
 Pour les miroirs sphériques, on définit le foyer F par :
« Tout rayon incident, parallèle à l’axe optique, est réfléchi par le miroir en passant par le foyer principal. »
Placer F sur le schéma ci-dessus.
En déduire une relation entre la distance focale f = CF et le rayon de courbure R du miroir.
f = R/2
 Visualiser la marche d’un faisceau lumineux parallèle à l’axe optique à l’aide du miroir demi-cylindrique.
D’après le schéma et l’expérience ci-dessus, un miroir sphérique concave est-il convergent ou divergent ?
Le miroir sphérique concave fait converger les rayons lumineux, c’est un miroir CONVERGENT.
3.Construction simplifiée de l’image donnée par un miroir sphérique
Trouver deux rayons lumineux particuliers permettant de construire l’image A’B’ d’un objet AB.
Le rayon lumineux issu de B et parallèle à l’axe optique est réfléchi en passant par F.
Le rayon lumineux issu de B et passant par C est réfléchi selon la direction d’incidence.
Le rayon lumineux issu de B et passant par F est réfléchi parallèlement à l’axe optique.
4.Caractéristiques de l’image selon la position de l’objet.
Vous disposez d’un miroir concave.
Mesurer expérimentalement sa distance focale. Faire le schéma, à l’échelle, correspondant à l’expérience.
Echelle 1/5.
L’élève forme l’image d’un objet éloigné (ex : le soleil ou un arbre à l’extérieur) sur un écran et mesure la distance séparant le
miroir de l’écran.
Se placer loin de la fenêtre, l’image est plus contrastée dans la pénombre.
Observer les caractéristiques de l’image en fonction de la position de l’objet.
Noter vos observations dans un tableau.
Faire la construction (dans le tableau) associée à chaque cas. ( faire tracer le faisceau lumineux issu de B et réfléchi par le
miroir).
Récupérer, chaque fois que c’est possible l’image sur un écran (constructions de gauche).
Vous corrigerez votre construction en utilisant le logiciel de simulation Optibanc.
Répondre à la question posée en titre.