Physique expérimentale Appliquée à la biologie

Physiqueexpérimentale
Appliquée à la biologie
Travaux Pratiques de Physique
2012‐2013

L1 BIO PHYSIQUE
TABLE DES M ATIERES
Introduction aux Travaux Pratiques
I - LENTILLES MINCES
II- INSTRUMENTS D’OPTIQUE
1- L’œil et ses défauts
2- La loupe
3- Le microscope
III – ELECTRICITE LA RESISTANCE ET LE PONT DIVISEUR ET TP ELECTRICITE,
L'OSCILLOSCOPE ET LA CHAINE DE DIVISION (PROPAGATION)
III.1/ Mesures à l'oscilloscope, rappels
e
t de sortie d’un quadripôle
III.3/ C AS OU Z1 ET Z2 SONT DES RESISTANCES : LE PONT DIVISEUR DE TENSION
IV -MANIPULATION

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PREAMBULE
P REPARATION DES T RAVAUX P RATIQUES
Les travaux pratiques (TP) sont une occasion idéale pour mettre en application les notions
fondamentales abordées en cours. Ceci est d’autant plus vrai pour l’optique géométrique où les
phénomènes sont visuels.
Ce fascicule de TP est rédigé de façon à ce que toutes les notions de cours nécessaires y soient
présentées. Un exercice préparatoire à chaque séance vous est demandé et sera vérifié.
Vous devez donc, avant chaque séance :
- étudier soigneusement le texte du TP
- faire l’exercice préliminaire
- réfléchir à l’introduction et à la teneur du compte-rendu.
M ANIPULATION - R EDACTION DES C OMPTES R ENDUS
Les travaux pratiques sont faits en binôme et le compte rendu sera rédigé ensemble. Une
participation active de chaque étudiant sera vérifiée, pour la manipulation expérimentale et la
rédaction.
Un compte rendu est un document important, qui doit être pensé et réalisé avec soin, il doit refléter
votre compréhension des phénomènes abordés. Il ne doit, en aucun cas, être un recopiage du
fascicule. Savoir rendre compte de son travail est tout aussi important que sa réalisation, c’est ce qui
permet de le valoriser à la valeur que vous jugez bonne.
Un compte-rendu de TP est donc un document autonome, qui contient un titre, une introduction
(objectifs principaux du TP), un rendu des expériences et résultats sous forme de schémas (souvent
plus parlant s’ils sont bien faits, que des lignes de texte), de tableaux, d’explications sur le protocole
expérimental utilisé, sur les difficultés expérimentales ou les explications complémentaires données
par l’enseignant et d’une conclusion (qu’a-ton appris ? l’expérience est-elle probante ? à améliorer, et
comment ?). Chaque résultat doit être entaché d’une unité.
Bon travail.

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EXERCICES PREPARATOIRES AUX TRAVAUX PRATIQUES
A RENDRE OBLIGATOIREMENT AVEC LE COMPTE-RENDU DE
TP
TP I : L ENTILLES M INCES
Déterminer graphiquement et numériquement la position de l’image obtenue a travers la
lentille de l’objet proposé. Donner la nature de cette image et calculer le grandissement de la lentille.
1) Lentille convergente , distance focale + 6cm, objet AB = 2 cm orthogonal à l’axe, A sur l’axe:
a) L’objet est réel, à 9 cm de S
b) L’objet est réel, à 3 cm de S
c) L’objet est virtuel, à 3 cm de S
d) l’objet est au foyer objet
2) Lentille divergente de distance focale - 6cm, objet AB = 2 cm orthogonal à l’axe, A sur l’axe:
a) L’objet est réel, SA = - 3 cm
b) L’objet est virtuel, SA = + 3cm
TP II : I NSTRUMENTS
Le microscope permet d’observer de petits objets proches. C’est un instrument dans lequel
on observe à la loupe (oculaire) l’image agrandie d’un objet, donnée par un objectif de courte distance
focale.
1). Dessiner le schéma de principe d’un microscope à 2 lentilles L1 et L2.
2). On place un objet A à 6 cm avant la lentille L1 (f’1 = 5 cm). Calculer la position de l’image A1B1 de
l’objet AB à travers la lentille L1.
3). Quelle doit être la distance entre A1 et la lentille L2 pour qu’un observateur qui place son œil
derrière L2 puisse regarder sans fatigue (sans accommoder).
4). Faire le dessin complet avec la position des images et le trajet de 2 rayons réels.
5). Calculer le grandissement 1 de la lentille L1, ainsi que le grossissement commercial Gc2 de la lentille
L2 (f’2=3 cm).
6). Démontrer que le grossissement commercial du microscope complet Gc vaut : Gc = 1 .Gc2.
Donner la valeur de Gc.

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LENTILLES MINCES
Ce TP a pour but d’étudier les lentilles qui sont les constituants de base de la plupart des
instruments d’optique. On se placera dans tout le TP, dans les conditions de l’approximation de Gauss
(rayons lumineux proche de l’axe optique et peu inclinés par rapport à l’axe optique) et les lentilles
seront assimilées à des lentilles minces.
L’œil peut être assimilé à une lentille mince capable de donner une image à distance fixe de la lentille,
de n’importe quel objet placé au delà de la distance minimum de vision distincte (environ 25 cm), un
dispositif « œil réduit » sera étudié afin de comprendre le fonctionnement de la vision humaine et ses
anomalies.
I – RAPPEL D’OPTIQUE GEOMETRIQUE
Rayon lumineux
En optique géométrique (OG) un rayon lumineux représente le trajet suivi par la lumière, il est
symbolisé par un trait. Un objet lumineux ponctuel est le point de rencontre entre différents rayons,
le point image est le point de croisement de tous les rayons issus de l’objet, qui ont traversés le
système optique responsable de cette image
Par convention, on choisi d’orienter l’axe optique suivant le sens de propagation de la lumière.
Lentilles
Une lentille mince est un système optique qui dévie les rayons lumineux de telle manière que pour un
point objet quelconque, il existe un point image et un seul. Un système optique composé de plusieurs
lentilles doit conserver une symétrie de révolution autour de l’axe optique.