Niveau : Première S Thème : Observer Sous-thème : Couleur, vision et image RELATION DE CONJUGAISON Durée de la séquence : 7 h Notions et Contenus : Place de la séance dans la séquence : Séance 1 : 1 h œil : modèle de l’œil réduit Modéliser le comportement d’une lentille mince Séance 2 : 2 h Relation de conjugaison et convergente à partir d’une série de mesures grandissement Séance 3 : 2 h accommodation Séance 4 : 2 h fonctionnements comparés de l’œil et d’un appareil photographique Propagation rectiligne de la lumière. Réfraction. Pour certaines positions de l’objet devant la lentille convergente, on obtient Prérequis une image nette sur un écran. Une lentille convergente concentre, pour une source éloignée, l’énergie lumineuse en son foyer. Objectifs Modéliser le comportement d’une lentille mince convergente. Travailler l’analyse et la synthèse d’informations contenues dans un texte. Utiliser un outil mathématique. Relation de conjugaison. Construction graphique en optique géométrique. Algébrisation des grandeurs. Réaliser un montage sur banc d’optique. Utiliser les TUIC. Savoir rechercher des informations. Savoir échanger en intergroupes. spécifiques Objectifs Objectifs transversaux re Connaissances Capacités disciplinaires Compétences attendues Capacités expérimentales Capacités transversales Obstacles prévisibles Réinvestissement Difficultés dans l’utilisation d’outils mathématiques. Accommodation de l’œil. Fonctionnements comparés œil – appareil photographique. Étude des lentilles Document Dans un précis de physique de 1912, on trouve l’illustration ci-dessous : Cette illustration est accompagnée du texte suivant : « Nous allons d’abord rechercher expérimentalement les propriétés optiques des lentilles et nous interprêterons ensuite algébriquement les résultats obtenus » On donne les quelques définitions suivantes : Un rayon de lumière passant par le centre optique O d’une lentille mince convergente n’est pas dévié. Tout rayon incident parallèle à l’axe optique d’une lentille mince convergente émerge en passant par le foyer principal image F’. Tout rayon incident passant par le foyer objet F d’une lentille mince convergente émerge parallèlement à l’axe optique. On repère par OA' la position de l’image et OA celle de l’objet. Vergence d’une lentille C = 1 1 = C est en dioptries ( ) si f’ est en mètres f' OF' 1 1 1 Relation de conjugaison : = OA' OA OF' A' B' OA' Formule du grandissement : γ = = AB OA + B A’ A F O F’ B’ Activité expérimentale sur banc d’optique : Lanterne porte objet Lentille Ecran A partir de l’illustration de 1912 et du matériel suivant : banc d’optique avec ses accessoires et lentille convergente de vergence 8 , pour diverses positions OA de l’objet obtenues en déplaçant la lentille, chercher une image nette sur l’écran et repèrer la position OA' de l’image. Regrouper les résultats dans un tableur. Relation de conjuguaison et formule du grandissement : travail en intergroupes 1. On cherche à retrouver la relation de conjugaison à partir du tableau de mesures et d’une représentation graphique. Proposer une représentation et la réaliser sur tableur après validation du professeur. 2. Identifier la vergence de la lentille à partir de l’une des caractéristiques de la représentation graphique. 3. Dans le cas où OA = 2 OF , que peut-on dire de la position de l’image et de sa grandeur ? 4. Pour un des couples de valeurs de OA et OA' , mesurer la grandeur de l’objet et de l’image. Vérifie-t-on la formule du grandissement ? Complément avec les TUIC : En utilisant un logiciel de simulation (Optq10_project) par exemple, visualiser le trajet des rayons de lumière permettant d’obtenir à partir d’un objet au travers d’une lentille convergente une image nette. Aide : visionner le diaporama lentille_convergente. Relation de conjugaison Évaluation des capacités expérimentales Grille d'évaluation des capacités REALISER ● Organiser le poste de travail ● Identifier les grandeurs physiques à mesurer ● Réaliser le dispositif expérimental correspondant au protocole ● Tenir compte de la précision de la mesure VALIDER ANALYSER ● Choisir et utiliser un modèle adapté ● Réaliser et régler les dispositifs expérimentaux dans les conditions de précision correspondant au protocole ● Observer et décrire les phénomènes ● Extraire des informations des données expérimentales et les exploiter ● Confronter un modèle à des résultats expérimentaux : vérifier la cohérence des résultats obtenus avec ceux attendus ÊTRE CITOYEN Grille d'évaluation des attitudes ● Respecter les règles de sécurité (pour les personnes et le matériel) ● Savoir prendre des initiatives, savoir anticiper ● Faire preuve d'autonomie, de curiosité, d'implication ● Savoir travailler en équipe Compétence acquise : Compétence non acquise :