Les lentilles convergentes et les images _Fiche élève_
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Fiche élève 1/4 Nom : Prénom : Classe : Date : Objectifs : Physique - Chimie LES LENTILLES CONVERGENTES ET LES IMAGES - découvrir un dispositif d’optique permettant d’obtenir des images de la réalité. - étudier ce dispositif. - utiliser ce dispositif afin d’obtenir des images. ACTIVITÉ 1 : UNE IMAGE DE LA REALITÉ 1. Que voit-on sur la plaque de verre du rétroprojecteur photographié ci-contre ? ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… En le comparant avec d’autres appareils imageurs comme l’appareil photo, le caméscope, certains téléphones portables, désigner par une flèche le dispositif qui permet l’obtention d’une image. 2. Description de ce dispositif : Rayer les propositions en italiques incorrectes. Le dispositif permettant d’obtenir des images est transparent / opaque. De ce fait la lumière le traverse / ne le traverse pas. Sa géométrie est particulière : il est circulaire / rectangulaire et son épaisseur est identique / différente aux bords et au centre. Les dispositifs optiques capables de donner des images que l’on peut recevoir sur un écran sont appelés lentilles. 3. Les deux types de lentilles. a. Observer la forme des lentilles qui vous sont proposées et placer-les à proximité d’un texte. b. Découper dans la « FEUILLE ANNEXE» distribuée par le professeur et coller ci-dessous : o Dans les cadres 1 et 2 les formes géométriques correspondant aux deux types de lentilles. o Dans les cadres 3 et 4 l’image du mot OPTIQUE que donne chacune de ces lentilles. o Dans les cadres 5 et 6 les noms de ces lentilles (barrer également les propositions en italiques incorrectes). Cadre 1 Cadre 2 Cadre 3 Cadre 4 Cadre 5 Cadre 6 Bord épais / mince Centre épais / mince LENTILLES ……………………………… © PIERRON 2007 Bord épais / mince Centre épais/ mince LENTILLES …………………………… Lentilles convergentes et images (page 1) Fiche élève 2/4 ACTIVITÉ 2 : IMAGES D’OBJETS ÉLOIGNÉS AVEC DES LENTILLES CONVERGENTES 1. Mesures : Viser un objet éloigné avec la lentille convergente L1, notée +10 δ, et chercher, sur un écran placé derrière elle, l’image qu’elle forme de cet objet. Mesurer la distance séparant la lentille de l'écran. Noter cette mesure dans le tableau. Recommencer la mesure avec un 2ème objet éloigné. Noter cette nouvelle mesure dans le tableau. Recommencer les mêmes expériences avec la lentille L2, notée +6 δ, et finir de compléter le tableau. objet éloigné 1 : ………………… Lentille L1, notée +10 δ Lentille L2, notée +6 δ objet éloigné 2 : ……………………… Pour quelle lentille l'image obtenue est-elle la plus grande ? …………………………………… …………………………………… …………………………………… …………………………………… 2. Observations. Rayer les propositions en italiques incorrectes. - Les images obtenues sont droites / inversées. - Pour une même lentille, les distances entre cette lentille et les images de l'objet éloigné sont les mêmes / différentes. - Pour des lentilles différentes, les distances entre ces lentilles et les images de l'objet éloigné sont les mêmes / différentes. Conclusion : compléter les phrases ci-après : L’image d’un objet éloigné se forme toujours à …………………………..d’une lentille convergente. Cette image est ………………………… La distance qui sépare le centre O de la lentille convergente de l’image d’un objet éloigné est appelée distance focale, elle est notée f’. 3. Applications : - Quelle est la distance focale de la lentille + 10 δ ? …………………… - Quelle est la distance focale de la lentille + 6 δ ? …………………… 4. Schématisation : sur cette représentation, la distance focale de la lentille vaut 2 cm. Découper dans l’annexe, l’image de ce palmier très éloigné et la coller convenablement dans ce schéma. 5. Lentille convergente et énergie : Diriger maintenant la lentille vers une source de lumière intense et éloignée (tel le Soleil) et observer la tache lumineuse obtenue à son foyer. Compléter la phrase ci-dessous en rayant la mention inutile : La tache lumineuse obtenue au foyer de la lentille est étendue/quasi ponctuelle. © PIERRON 2007 Lentilles convergentes et images (page 2) Fiche élève 3/4 Conclusion : une lentille convergente concentre ……………. l’énergie lumineuse qu’elle reçoit d’une source éloignée. Cela peut être source de dangers (brûlures graves, initiation d’incendies …) : ainsi il ne faut jamais regarder le Soleil à travers une lentille convergente. ACTIVITE 3 : La trajectoire des rayons de lumière (expérience professeur) 1. Rechercher dans le dictionnaire la signification du mot convergent. …………………………………………….. 2. Après avoir observé l’expérience professeur, compléter, sur le schéma ci-dessous, la trajectoire des rayons de lumière: La distance OF’ est la distance focale de la lentille, on la note f’ : OF’ = f ’ 3. Pour quelle raison, cette lentille est-elle appelée lentille convergente ? ……………………………………………………………………………………………………….. ACTIVITE 4 : Obtention de l’image d’un objet de plus en plus proche de la lentille convergente Utilisation du banc optique. Réalisez le montage représenté ci-dessus en respectant les consignes de la première colonne du tableau et remplissez ce tableau en rayant les mentions inutiles. La lentille utilisée est une lentille convergente de distance focale 10 cm. Distance Objet - lentille 40 cm Image Observable sur l’écran / Grande / non observable sur l’écran petite 11 cm Observable sur l’écran / Grande / non observable sur l’écran petite 9 cm Observable sur l’écran / Grande / non observable sur l’écran * petite * placer l’œil à la place de l’écran et indiquer ce que vous voyez : Droite / inversée Droite / inversée Droite / inversée Distance lentilleimage Grande / petite Grande / petite Grande / petite …………………………………………………………………………………………………. © PIERRON 2007 Lentilles convergentes et images (page 3) Fiche élève 4/4 Conclusion : Rayer les propositions en italiques incorrectes et compléter le dernier mot : Une lentille convergente permet d’obtenir des illusions / des images d’objets réels. Si l’objet est à une distance supérieure à la distance focale de la lentille convergente : - l’image est / n’est pas observable sur un écran, elle est alors droite / inversée. Si l’objet est relativement proche de la lentille, - l’image est grande / petite. Si l’objet est à une distance inférieure à la distance focale de la lentille convergente, - l’image est / n’est pas observable sur un écran, elle est alors droite / inversée et grande / petite. La lentille convergente devient alors une loupe. Application : compléter Une lentille convergente de distance focale 10 cm permet d’obtenir une image inversée d’un objet sur un écran si la distance objet - lentille est …………… à …………… cm. ACTIVITÉ 5 : ET AVEC UN LENTILLE DIVERGENTE ? Reprendre les expériences précédentes (Activité 4) avec une lentille divergente. Arrive-t-on à obtenir une image de l’objet sur l’écran ? : ………… Compléter la phrase suivante : Seules les lentilles ……………. permettent, sous certaines conditions (objet situé à une distance de la lentille supérieure à la valeur de la …………………), d’obtenir sur un écran l’image d’un objet. © PIERRON 2007 Lentilles convergentes et images (page 4)
