A. Produire des images, Observer TP3 MIROIRS Objectifs: Modéliser un instrument d’optique I. Propriétés générales des miroirs Un miroir est constitué d'une surface qui réfléchit la lumière. Tout rayon lumineux réfléchi par un miroir suit les lois de Descartes : l'angle d'incidence i du rayon incident est égal à l'angle de réflexion r du rayon réfléchi : i = r. le rayon incident, la normale et le rayon réfléchi sont situés dans un même plan appelé plan d'incidence. II. Miroirs plans (rappels) Un miroir plan donne d'un objet AB, une image A'B’ symétrique de AB par rapport au plan du miroir. III. Miroirs Sphériques convergents 1. Présentation Un miroir sphérique convergent est une portion de sphère dont la face intérieure est réfléchissante. Le miroir sphérique est caractérisée par: son centre C ; son sommet S son rayon R = CS ses foyers objet F et image F’ L'axe optique, droite CS est l'axe de symétrie de la portion de sphère. Remarque : Un miroir plan est un miroir sphérique convergent de rayon infini. 2. Propriétés des points fondamentaux Sur la feuille A4 placer les deux miroirs convergents. a) Centre et sommet Matérialiser un rayon lumineux à l’aide de la lanterne se réfléchissant sur le miroir. Faire passer ce rayon incident à plusieurs reprises par le centre C du miroir. Représenter cette expérience et conclure par une phrase. Faire passer ce rayon incident à plusieurs reprise par le sommet S. Représenter cette expérience et conclure par une phrase. b) Foyer et distance focale Matérialiser un faisceau de rayons parallèles à l’axe optique du miroir Représenter cette expérience et conclure par une phrase. Mesurer . Conclure Matérialiser un rayon lumineux incident passant par F’. Représenter cette expérience et conclure par une phrase. 3. Formation d’image avec un miroir sphérique TS/Spé phys-chi – 2009-2010 1 Placer les éléments comme l'indique le schéma ci-dessus. Positionner l’objet AB (chiffre 1 accolé à la lampe) sur la graduation 40,0 cm. L'image sera formée sur l'écran. Ajouter un grand écran derrière la lampe. Chercher la position de l'image A’B’ de l'objet AB sur l’écran (porte lentille) ou sur le grand écran. Mesurer la distance ainsi que la taille de l’image Réaliser l’expérience avec les distances objet lentille indiquées dans le tableau cidessous. Compléter le. - 50cm -45cm -40cm -29cm Sens de l’image / Comment varie la distance miroir-image SA' lorsque la distance miroirobjet SA augmente ? Comment varie alors la taille de l'image par rapport à l'objet ? IV. Construction de l’image donnée par un miroir sphérique Pour chaque situation ci-dessous construire l'image A'B' de l'objet AB et caractériser l'image (taille, sens, position par rapport à l'objet). TS/Spé phys-chi – 2009-2010 2 V. DETERMINATION EXPERIMENTALE DE LA DISTANCE FOCALE f ' D'UN MIROIR SPHERIQUE CONVERGENT Retirer le porte lentille. L'objet est le chiffre 1 placée sur la graduation 40,0 cm du banc optique. Placer le miroir sphérique sur le support et chercher la position du miroir sur le banc pour laquelle l'image du 1 est renversée dans le plan contenant l'objet. Relever la distance objet – miroir. 1. Retrouver la situation expérimentale sur l'une des constructions du IV. Que représente la distance miroir-objet ? 2. En déduire la valeur de la distance focale f '. Pour déterminer rapidement la distance focale du miroir, il faut que l'objet soit situé "à l'infini". Avec l'écran, on rechercherait une image nette d'un objet à l'infini (ici le feuillage d'arbres à l'extérieur de la salle) qui se forme alors dans plan focal du miroir. En déduire la distance miroir – image. 3 . Retrouver la situation expérimentale sur l'une des constructions du IV. Que représente la distance miroir-objet ? TS/Spé phys-chi – 2009-2010 3