Etude paramètre 1 - ac-nancy

Couleur – Vision – Image
partie 1 : comment l’œil fonctionne-t-il ?
Couleur – Vision – Image
partie 1
• DUREE : 6h
(évaluation non comprise)
• 2 séances de TP (1h30 ou 2h)
• 2 séances classe entière (1h30 ou 1h)
Introduction (situation déclenchante)
• De quels paramètres dépend la position de l’image
nette A’B’ d’un objet AB, obtenue avec une lentille
convergente ? photos tirées d’une animation flash :
http://physiquecollege.free.fr/physique_chimie_college_lycee/quatrieme/optique/mise_au_point.htm
PARTIE 1
OBJECTIFS : Découverte des foyers et de la
distance focale ; principe de la construction
d’une image
Matériel disponible
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•
•
Banc d’optique
Source de lumière
Objet AB
Lentilles convergentes
Ecran
Les paramètres…
• La distance Objet – lentille notée OA (abscisse
objet)
• La lentille repérée par sa vergence C
(indication portée sur la monture)
Activité 1 (Etude paramètre 1)
• Travail avec une seule lentille dont le centre
est pris pour origine (O) et placée au milieu du
banc.
• Faire varier OA (abscisse objet), 3 ou 4
positions (encadrées) et mesurer OA’ (abscisse
image)
• Mesurer la dimension de l’objet AB et de
l’image A’B’
Etude paramètre 1
• Tableau des résultats (pour les 3 ou 4
situations différentes)
• Construction graphique des différentes
situations sur un modèle préétabli (échelle 1
verticalement, 1/10 horizontalement) ; sur
tous les schémas, la lentille est placée au
même endroit
Objet AB
B
A
O
Ecran
Image A’B’
Objet AB
B
A
O1
A’
B’
Etude paramètre 1 : EXPLOITATION
• A partir des situations étudiées, l’élève
constate que le rayon issu de B et parallèle à
l’axe passe toujours par le même point F’ et
que O est aligné avec BB’.
• Compléter en traçant le rayon qui arrive en B’
parallèle à l’axe pour constater qu’il arrive de
B en passant toujours par le même point F
Etude paramètre 1 : CONCLUSION
• Existence des foyers F et F’
• Principe de construction d’une figure pour
déterminer la position de l’image
• Relation vergence-distance focale
ACTIVITE 2 (Etude paramètre 2)
Principe : On fixe la distance lentille-écran
(analogie avec l’œil)
• On fait varier la vergence C en utilisant des
lentilles différentes et on mesure la distance
objet-lentille (Xo ou OA) permettant d’obtenir
une image nette.
• Etablir le tableau de valeurs et faire les
constructions graphiques des différentes
situations
Etude paramètre 2
Conclusion
• Nécessité de faire varier la vergence selon la
position de l’objet lorsque la distance lentilleécran est fixe
• Analogie avec l’œil
• Observation de la maquette et du principe de
fonctionnement du cristallin
PARTIE 2
• Objectifs : Modélisation et formule de
conjugaison ; comparaison des modes de
fonctionnement de l’œil et de l’appareil photo
Activité 3 : modélisation
• Objectif : établir la relation de conjugaison et
du grandissement
• Démarche : utiliser le tableau de mesure de
l’activité 1 (paramètre 1), pour construire le
graphe y = f(x) où y = 1/OA’ et x = 1/OA
• Définir le grandissement et vérifier que les
rapports A’B’/AB et OA’/OA sont égaux
Activité 4 : comparaison
œil/appareil photo
Principe :
- Maquette de l’œil : OA’ fixe et C variable (par
changement de lentille) ; valeur initiale : 8d
- Maquette de l’appareil photo : C fixe (8d) et
OA’ variable (par déplacement)
- Deux groupes travaillent en association, l’un
sur l’œil , l’autre sur l’appareil photo
Activité 4
• Situation 1 : On modélise un objet « à l’infini »
et on compare les deux maquettes.
• Situation 2 : On place l’objet à 50 cm de la
lentille ; la mise au point s’effectue par
changement de lentille pour « l’œil » (10d) et
par changement de la distance lentille/écran
pour « l’appareil photo » (16,7 cm)
Travail en classe (3 semaines)
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Distance focale, vergence
Effet loupe, images virtuelles
Objet à l’infini
Image à l’infini
Grandissement et formule de conjugaison
Exercices et contrôle