Travaux Pratiques de Mécanique

Travaux Pratiques de Physique
Optique 2 : Les Lentilles
Service de Physique Biomédicale
Université de Mons
Plan
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Rappel Théorique

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Manipulation
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
Lentilles Convergentes/Divergentes
Loi de Snell-Descartes
Association de Lentilles
Le Microscope
Mesure de la Distance Focale de Lentilles
Association de Lentilles
Indice de Réfraction d’une Lame de Verre
Mesure de la Largeur d’un Objet
Précautions d’Emploi
Résumé
Rappels Théorique
Lentilles Convergentes/Divergentes
Convergente
Fo
Divergente
Fi
Fi
Fo
Rappels Théorique
Loi de Snell-Descartes
Permet de rendre compte des trajets des rayons lumineux
dans toutes les situations :
1 1 1
+ =
p q f
Côté q>0
Côté p<0
Côté p>0
Côté q<0
O
I
C
Fo
p
f
Côté q>0
Côté p<0
Côté p>0
Côté q<0
O
I
Fi
C
Fi
Fo
q
q
p
f
Rappels Théorique
Association de Lentilles
f1
fi
Pi
f 2 (t − f1 )
fi =
t − f1 − f 2
t
fo
f2
f1 (t − f 2 )
fo =
t − f1 − f 2
Po
t
Se comporte comme une seule lentille de
foyer objet fo et de foyer image fi
fo ≠ f i
Rappels Théorique
Correction des défauts de l’oeil

Œil myope = œil trop long!
 Image formée par le cristallin DEVANT la
rétine => on voit flou!

SOLUTION : adjoindre au cristallin une
lentille divergente => verre de lunette ou
lentille de contact.
Rappels Théorique
Correction des défauts de l’oeil

Œil hypermétrope = œil trop court!
 Image formée par le cristallin DERRIERE
la rétine => on voit flou!

SOLUTION : adjoindre au cristallin une
lentille convergente => verre de lunette ou
lentille de contact.
Rappels Théorique
Le Microscope
L1 (objectif)
L2 (oculaire)
L
f
f'
B
Fi
a’’
A
a'
F'i
F'0
F0
b'
δ
b’’



M total =
δL
Grandissement total
ff '
Ouverture numérique A = n sin θ
λ
Résolution : on distingue deux points séparés de d =
2A
Manipulation : Formation d’un
faisceau de lumière parallèle

Former un faisceau parallèle en plaçant une lentille
divergente (-8mm) contre la sortie du laser et en plaçant
une lentille convergente à une dizaine de cm.
ATTENTION : vérifier que le faisceau est bien parallèle…
Manipulation : Mesure de la distance
focale d’une lentille convergente

Utiliser le faisceau parallèle élargi

Placer une lentille convergente dans le faisceau et
mesurer la distance de la focale
Fo
Fi
Manipulation : Mesure de la distance
focale d’une lentille divergente




Utiliser le faisceau parallèle élargi
Placer une lentille divergente
Mesurer à diverses distances de la lentille le diamètre
de la tache
Extrapoler sur un graphe « diamètre en fonction de la
distance » ; pour mesurer l’intersection avec l’axe des
abscisses.
Fi
Fo
Manipulation : Association de lentilles





Utiliser le faisceau parallèle élargi
Choisir une distance de séparation des deux lentilles (t)
Placer dans le faisceau parallèle une lentille divergente
et une lentille convergente
Déterminer la distance focale image résultante
f 2 (t − f1 )
Vérifier la relation
fi =
t − f1 − f 2
Manipulation : Le Microscope –
Indice de réfraction du verre

Quel objectif utiliser?

Mesurer l’épaisseur apparente ha
d’une lame de verre
(un trait sur chaque face)
Mesurer l’épaisseur réelle h
de la lame (compas Palmer)


Démontrer que n = h/ha si i et r sont petits

Calculer n et son erreur
Manipulation : Le Microscope –
Largeur d’un objet

On dispose d’un oculaire muni d’un micromètre
 Calibration : Mesurer à combien de
graduations (y) du micromètre objet
correspond 10 graduations du micromètre
oculaire
→ 1 division du micromètre oculaire =
y.10 μm
= y μm
10
Manipulation : Le Microscope –
Largeur d’un objet
y = 15
x = 10
⇒ Dans ce cas, 1 petite graduation du micromètre oculaire vaut:
15 X 10 µm / 10 = 15 µm
Manipulation : Le Microscope –
Largeur d’un objet

Effectuer cette « calibration » pour les deux
objectifs et
 Déterminer l’épaisseur d’un fil de cuivre avec
les deux objectifs
Attention : il y a donc 2 calibrations…
Précautions d’emploi
Ne pas regarder dans le rayon laser
Ne pas laisser tomber les lentilles
Ne pas éteindre le laser – Utiliser
l’obstructeur…
Résumé – Résumé
Focale d’une lentille convergente
 Focale d’une lentille divergente
 Foyer objet d’une association de deux
lentilles
 Indice de réfraction d’une lame de verre
 Epaisseur d’un fil de cuivre
