Devoir de sciences physiques n°1 Note : /25

1ere S
Devoir de sciences physiques n°1
Thème
Observer
Nom :..............................................
Prénom :..........................................
Connaître (C) : ...../10 Appliquer (A) : ...../10 Raisonner (R) : ...../4
Communiquer (Co): ..../1
Le devoir devra être rédigé sur une copie double, et le sujet inséré dans cette copie. Le devoir comporte 4
exercices et 2 pages. Le barème est donné à titre indicatif. L'usage de la calculatrice programmable est
autorisé.
C A R Co
Exercice 1 : Les formules en optique (3 points)
1- Rappeler la formule mathématique qui lie la vergence C d'une
lentille à sa distance focale f', en précisant bien les unités des grandeurs.
2- Rappeler la relation de conjugaison d'une lentille mince.
3- Rappeler la formule mathématique du grandissement.
Exercice2 : L’œil, système optique (7 points)
L’œil peut-être modélisé en optique par l'association d'un diaphragme, d'une lentille mince
convergente et d'un écran.
1- Associer chacun des éléments du modèle optique de l’œil à la partie de l’œil qu'il modélise.
2- a) Sans soucis d'échelle, démontrer à l'aide de deux schémas que l’œil doit modifier la
distance focale du cristallin afin de maintenir une image nette lorsque l'objet s'approche de
l’œil.
2-b) Comment appelle-t-on le phénomène décrit dans la question 2-a).
3- Quel est le rôle du diaphragme ?
Exercice 3 : Comprendre le fonctionnement d'une loupe (6 points)
Pour observer des détails tous petits, on a parfois recours à l'utilisation d'une loupe. La
loupe est une lentille convergente et permet d'obtenir une image agrandie.
Un observateur observe à travers une loupe constitué d'une lentille de distance focale
f' = 10 cm, un objet de longueur
AB=1,0 cm
. Cet objet est situé a
OA=−5,0 cm
de la
lentille.
1- Sur la feuille de papier millimétré et en taille réelle :
a) Placer les points O, F' et F sur l'axe optique.
b) Placer l'objet
AB
c) Tracer le rayon issu de B et passant par le centre optique O.
d) Tracer le rayon issu de B et parallèle à l'axe optique.
e) Tracer le rayon issu de B et dont le prolongement passe par F.
f) L'image B' du point B se trouve à l'intersection des
prolongements des rayons lumineux issus de B. Tracer l'image
A ' B'
.
2- Donner les caractéristiques de l'image
A ' B'
.
3- Déterminer graphiquement la taille
A ' B'
et la position
OA'
de l'image donnée par la
loupe.
4- Calculer le grandissement de cette lentille.
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Exercice 4 : L'appareil photographique (8 points)
On suppose que l'objectif d'un appareil photographique numérique peut-
être modélisé par une lentille mince convergente de distance focale f' =
50,0 mm. L'image se forme sur un capteur.
1-a) Calculer en dioptries la vergence de cette lentille.
1-b) Par quelle expérience simple peut-on vérifier en travaux pratiques la
valeur de la distance focale de la lentille ?
2- On photographie une tour, de hauteur
AB=20,0 m
située à 100m de
l'objectif. Déterminer l'expression de la distance entre l'objectif et le capteur et justifier par le
calcul que cette valeur vaut
OA '=5,00×10−2m
3-a) Calculer le grandissement de l'objectif de l'appareil photo.
3-b) En déduire la taille de l'image
A ' B'
4- On photographie désormais un personnage situé à 2,00m de l'objectif. Déterminer la
nouvelle position à donner au capteur par rapport à l'objectif.
5- Comment appelle-t-on l'action qui consiste à modifier la distance entre l'objectif et le
capteur afin d'obtenir une image nette sur le capteur ?
Soin – Rédaction – Rigueur : 1 point
2/2