Optique géométrique

SP2 Optique géométrique
Exercices de cours
Exercice 1 Valeurs de céléritésExercice 1 Utiliser la définition de l’indice
Calculer la valeur de la vitesse de la lumière dans:
(1) l’eau d’indice n=1,33
(2) un verre d’indice n=1,5
Exercice 2 Longueur d’onde dans un milieuExercice 2 Établir l’expression de la longueur d’onde dans un milieu
Quand la lumière passe d’un milieu à un autre, c’est sa fréquence qui est conservée. Exprimer la longueur d’onde λdans un
milieu en fonction de sa longueur d’onde λ0dans le vide.
Exercice 3 Rayon lumineux et sourceExercice 3 Tracer des rayons lumineux issus d’une source à distance finie
Tracer des rayons lumineux issus d’une source à distance infinie
(1) Tracer quelques rayons lumineux issus de la source ponctuelle S. Un rayon lumineux comporte toujours une flèche (en
son milieu) pour indiquer son sens de propagation.
•
S
(2) Cette source Sest maintenant placée à l’infini sur la gauche (en pratique très loin à gauche). Quelle est l’allure des
rayons lumineux?
S∞
Exercice 4 Angle de réfraction maximal et reflexion totaleExercice 4 Établir l’angle de réfraction maximal
Établir la condition de réflexion totale
(1) On se place ici dans le cas où n2>n1. Montrer que i2reste forcément inférieur à une valeur i2max.
(2) Cette fois, on se place dans le cas n1>n2. Montrer que le rayon réfracté n’existe que si i1reste inférieur à une certaine
valeur i1lim.
(3) Que se passe-t-il si i1>i1lim et n1>n2?
Exercice 5 Construction d’une image par un miroirExercice 5 Construire l’image d’un point par un miroir
Identifier la nature réelle ou virtuelle d’un point
+
A
1

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(1) En utilisant au moins deux rayons, trouver l’image A0du point A.
(2) L’objet A est-il réel ou virtuel? Et son image A0?
Exercice 6 Construire l’image de points à l’infiniExercice 6 Construire l’image d’un objet
Utiliser les propriétés du foyer image
Utiliser les propriétés du centre optique
Utiliser l’aplanétisme
(1) Les rayons incidents de la figure suivante proviennent d’un point situé à l’infini sur l’axe optique. Tracez les rayons
émergents correspondants pour la lentille convergente et la lentille divergente.
F1F0
1
O1F0
2F2
O2
A∞A∞
(2) Sur le schéma suivant, les rayons proviennent d’un point A situé à l’infini hors de l’axe optique. En utilisant les propriétés
de l’aplanétisme des lentilles minces, trouver l’image A0puis tracer les rayons émergents.
F1F0
1
O1F0
2F2
O2
A∞ A∞
Exercice 7 Construire l’image de points du plan focal objetExercice 7 Construire l’image d’un objet du plan focal
Utiliser les propriétés du foyer objet
Utiliser les propriétés du centre optique
Utiliser l’aplanétisme
(1) Comment émergent des rayons incidents passant par le foyer objet? Tracer, pour chaque lentille du schéma suivant,
deux rayons incidents passant par le foyer objet ainsi que leurs rayons émergents.
F1F0
1
O1F0
2F2
O2
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SP2: Optique géométrique Exercices de cours
(2) Sur le schéma suivant, trouver l’image du point A ainsi que le rayon émergent correspondant au rayon incident tracé.
F1F0
1
O1F0
2F2
O2
A A
Exercice 8 Image d’un objet transverseExercice 8 Tracer l’image d’un objet transverse
Utiliser les propriétés des points particuliers d’une lentille
Déterminer la nature réelle ou virtuelle d’une image
(1) Tracer l’image de AB en utilisant les 3 rayons particuliers. Donner la nature (réelle ou virtuelle), la taille relative (plus
grande ou plus petite) et le sens (droite ou renversée) de l’image.
+
FF0
O
A
B
(2) Même question dans le cas de la lentille divergente ci-dessous.
+
F0F
O
A
B
Exercice 9 Relation de conjugaison et grandissmentExercice 9 Utiliser la relation de conjugaison
Utiliser le grandissement transverse
En mesurant les distances OA, AB et f0sur les schémas de l’exercice précédent, déterminez par le calcul la position OA0et la
taille A0B0de l’image. Vérifiez que cela concorde avec votre schéma.
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