Niveau : Première S

Niveau :
Première S
Thème :
Observer
Sous-thème :
Couleur, vision et image
RELATION DE CONJUGAISON
Notions et Contenus :
Modéliser le comportement d’une lentille mince
convergente à partir d’une série de mesures
Durée de la séquence : 7 h
Place de la séance dans la séquence :
Séance 1 : 1 h œil : modèle de l’œil réduit
Séance 2 : 2 h Relation de conjugaison et
grandissement
Séance 3 : 2 h accommodation
Séance 4 : 2 h fonctionnements comparés de
l’œil et d’un appareil photographique
Prérequis
Propagation rectiligne de la lumière. Réfraction.
Pour certaines positions de l’objet devant la lentille convergente, on obtient
une image nette sur un écran.
Une lentille convergente concentre, pour une source éloignée, l’énergie
lumineuse en son foyer.
Objectifs
Objectifs
spécifiques
Objectifs transversaux
 Modéliser le comportement d’une lentille
mince convergente.
 Travailler l’analyse et la synthèse
d’informations contenues dans un texte.
 Utiliser un outil mathématique.
Compétences
attendues
Connaissances
Capacités disciplinaires
Capacités expérimentales
Capacités transversales
re
 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.
Obstacles
prévisibles
 Difficultés dans l’utilisation d’outils mathématiques.
Réinvestissement
 Accommodation de l’œil.
 Fonctionnements comparés œil – appareil photographique.

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 =
OF'
1
=
f'
1
C est en dioptries ( ) si f’ est en mètres
 Relation de conjugaison :
OA'
1
-
OA
1
=
OF'
1
 Formule du grandissement :
γ
=
AB
B'A'
=
OA
OA'
Étude des lentilles
Document
Dans un précis de physique de 1912,
on trouve l’illustration ci-dessous :

Activité expérimentale sur banc d’optique :
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.
Lanterne
porte objet
Ecran
Lentille
+
F
F’
A
B
B’
A’
O

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
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
VALIDER
● 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
Grille d'évaluation des attitudes
ÊTRE CITOYEN
● 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 : 