TP Spécialité no2 Miroirs sphériques 1 Mesure de la distance focale

TP Spécialité no2
Miroirs sphériques
1 Mesure de la distance focale d’un miroir concave
1.1 Valeur approchée
•Choisir comme objet le chiffre 1. Éclairer convenable-
ment celui-ci avec le faisceau de la lanterne (exemple
de réglage qui devrait convenir : lanterne à 10 cm,
objet à 40 cm).
•Placer le miroir concave dont vous voulez mesurer la
distance focale à l’autre extrémité du banc d’optique.
Noter la distance objet-miroir.
•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 le nom
d’observation au demi-écran.
•Noter la distance écran-miroir.
Exploitation
a. Où se situe l’image d’un objet situé à l’infini ? Réali-
ser une construction pour illustrer ce cas.
b. Si l’on considère que la longueur totale du banc op-
tique est suffisante pour être considérée comme très
grande devant les autres longueurs, estimer la dis-
tance focale du miroir.
1.2 Utilisation d’un faisceau de lumière paral-
lèle
•Remplacer l’objet 1 par un diaphragme circulaire de
petite dimension ;
•Placer une lentille de +10 δet régler la distance objet-
lentille de manière à obtenir un faisceau de rayons
lumineux émergents parallèles à l’axe optique ;
Savoir créer un faisceau de rayons paral-
lèles est très important. On pourra s’aider
d’un petit miroir plan pour régler cela par
autocollimation.
•Placer le miroir à quelques dizaines de centimètres
de la lentille ;
•Déplacer le demi-écran entre lentille et miroir de fa-
çon à situer l’image. Noter la distance écran-miroir.
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 dis-
tance 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 pré-
cédente.
1.3 Position du centre du miroir
Calculez la valeur du rayon R=CS du miroir sphé-
rique.
2 Formation d’une image
Manipulations
•Choisir comme objet le chiffre 1 ;
•Régler successivement la distance objet-miroir de fa-
çon 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.
Une image réelle peut toujours être pro-
jetée sur un écran, par opposition à une
image virtuelle.
Sur le compte-rendu
a. Réaliser une construction graphique illustrant les
trois situations. Bien préciser l’échelle.
b. Utiliser les constructions pour retrouver les posi-
tions, tailles et les sens des images. Confrontez les
résultats obtenus à ceux de l’expérience.
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TP Spécialité no2
Miroirs sphériques — Notes
1 Mesure de la distance focale d’un miroir concave
Matériel supplémentaire
Pour chaque groupe :
•Trous de petites dimensions, 1 mm et 4 mm ;
•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.