TP Spécialité no2 Miroirs sphériques 1 Mesure de la distance focale

TP Spécialité no 2
Miroirs sphériques
1 Mesure de la distance focale d’un miroir concave
1.1
Valeur approchée
1.2
• Choisir comme objet le chiffre 1. Éclairer convenablement celui-ci avec le faisceau de la lanterne (exemple
de réglage qui devrait convenir : lanterne à 10 cm,
objet à 40 cm).
• Remplacer l’objet 1 par un diaphragme circulaire de
petite dimension ;
• Placer une lentille de +10 δ et régler la distance objetlentille de manière à obtenir un faisceau de rayons
lumineux émergents parallèles à l’axe optique ;
• Placer le miroir concave dont vous voulez mesurer la
distance focale à l’autre extrémité du banc d’optique.
Noter la distance objet-miroir.
Savoir créer un faisceau de rayons parallèles est très important. On pourra s’aider
d’un petit miroir plan pour régler cela par
autocollimation.
• À l’aide d’un pied demi-lune, placez un écran blanc
sur une moitié du faisceau lumineux, afin d’obtenir
une image nette. Tourner très légèrement le miroir
pour décaler légèrement le faisceau réfléchit afin qu’il
tombe sur l’écran.
Cette configuration porte
d’observation au demi-écran.
le
• Placer le miroir à quelques dizaines de centimètres
de la lentille ;
• Déplacer le demi-écran entre lentille et miroir de façon à situer l’image. Noter la distance écran-miroir.
nom
Exploitation
a. À quelle distance de l’objet doit-on placer la lentille
de façon à obtenir un faisceau émergent parallèle ?
Justifier avec une construction et vérifier cette distance sur le banc d’optique.
b. Expliquer brièvement pourquoi on peut considérer
que la distance écran-miroir est une mesure de la
distance focale.
c. Comparer le résultat avec celui de la méthode précédente.
• Noter la distance écran-miroir.
Exploitation
a. Où se situe l’image d’un objet situé à l’infini ? Réaliser une construction pour illustrer ce cas.
b. Si l’on considère que la longueur totale du banc optique est suffisante pour être considérée comme très
grande devant les autres longueurs, estimer la distance focale du miroir.
2
Utilisation d’un faisceau de lumière parallèle
1.3
Position du centre du miroir
Calculez la valeur du rayon R = CS du miroir sphérique.
Formation d’une image
Une image réelle peut toujours être projetée sur un écran, par opposition à une
image virtuelle.
Manipulations
• Choisir comme objet le chiffre 1 ;
• Régler successivement la distance objet-miroir de façon à faire des essais dans chacun des cas suivants :
– Objet avant le centre C du miroir ;
– Objet entre C et le foyer F ;
– Objet entre F et le sommet S.
Pour chacun des trois cas, interposer le demi-écran
pour trouver la position de l’image. Constatez que
l’on ne peut pas toujours trouver une image réelle.
Sur le compte-rendu
a. Réaliser une construction graphique illustrant les
trois situations. Bien préciser l’échelle.
b. Utiliser les constructions pour retrouver les positions, tailles et les sens des images. Confrontez les
résultats obtenus à ceux de l’expérience.
⋆⋆
⋆
TP Spécialité no 2
Miroirs sphériques — Notes
1
Mesure de la distance focale d’un miroir concave
Matériel supplémentaire
• Trous de petites dimensions, 1 mm et 4 mm ;
Pour chaque groupe :
• lentille de +10 δ.
2
Formation d’une image par un miroir concave
Matériel
Pour chaque groupe :
• banc d’optique avec lanterne, trois cavaliers et deux
supports de lentilles ;
• un pied demi-lune et écran, ou un demi-écran sur
support ;
• un miroir plan (marqué MP) et un miroir concave
(marqué + 250 mm), dans boîtes marrons ;
• objet lumineux (1).
Attention, certains miroirs concaves ont une distance
focale qui ne correspond pas à l’indication.
Au bureau : miroirs plan, concave et convexe.
Manipulations
Image sur la monture de l’objet quand le miroir concave
de + 250 mm est à environ 12 cm.