Labo miroirs pdf

Travail pratique de physique – 3df
Durée : 95 minutes
Nom :................................................................
….............................................................
Prénom :................................................................
….............................................................
Groupe : 3 PY DF ...........................................
.….............................................................
Points :................................................./66
Note….............................................................
Miroirs plans et cylindriques.
But : Déterminer le foyer d'un miroir concave et celui d'un miroir convexe. Observer l'aberration
sphérique.
Matériel :
–une boîte lumineuse
–une alimentation
–un miroir plan
–un diaphragme à une fente
–un diaphragme à cinq fentes
–un miroir cylindrique
–trois caches
–deux feuilles de papier millimétré.
Théorie :
Définition : le foyer d'un miroir concave est obtenu par l'intersection des rayons réfléchis d'un
faisceau incident parallèle à l'axe optique.
Définition : le foyer d'un miroir convexe est obtenu par l'intersection des prolongements des
rayons réfléchis d'un faisceau incident parallèle à l'axe optique.
a) (7pt) Compléter les pointillés par un ou plusieurs mots:
1. Lors d'une réflexion, l'angle de réflexion est …..
2. Dans un milieu transparent et homogène, le trajet de la lumière est......
3. Sur un dessin, un rayon lumineux est représenté par......
1

4. Un faisceau est dit............................................si les rayons proviennent ou semblent provenir
d'un point.
5. Dans les miroirs cylindriques, la normale s'obtient......
Expérience :
L'évaluation de ce laboratoire sera en partie basée sur la précision :
1. avec laquelle vous allez placer le miroir par rapport au faisceau lumineux, et
2. avec laquelle vous allez tracer la trajectoire des rayons lumineux observés.
a) (16pt) Miroir concave et miroir plan
–(1pt) Brancher la boîte lumineuse sur l'alimentation entre les borne 0V et 12V.
–(1pt) Placer le diaphragme à une fente devant la lentille et les caches sur les trois autres côtés de
la boîte lumineuse.
–(1pt) Faire arriver le rayon lumineux avec un angle d'incidence d'environ 30o sur le miroir
concave placé au centre d'une feuille blanche (verso d'une feuille de papier millimétré).
–APPELER L'ENSEIGNANT.
–(3pt) Compléter le schéma ci-dessous avec le matériel manquant et donner le nom de chaque
élément représenté.
–(1pt) Tracer le contour intérieur du miroir concave sur la feuille.
–(3pt) Tracer le point d'incidence, les rayons incident et réfléchi sur la feuille.
–Remplacer le miroir concave par le miroir plan. L'orienter afin d'obtenir le même rayon réfléchi.
–(1pt) Tracer d'une autre couleur la position du miroir plan sur la feuille.
–(3pt) Indiquez sur votre dessin la normale n, les angles incident et réfléchi, ainsi que leur valeur.
–(1pt) Que constatez-vous concernant les angles ?
–(1pt) Observez les positions des deux miroirs. Que constatez-vous ?
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b) (10pt) Foyer du miroir concave
–(1pt) Remplacer le diaphragme à une fente par le diaphragme à cinq fentes afin d'obtenir un
faisceau parallèle.
–APPELER L'ENSEIGNANT.
–(1pt) Tracer une ligne en pointillé au centre du recto de la feuille de papier millimétré disposée
horizontalement. Ce trait représente l'axe optique.
–Placer la boîte lumineuse et le miroir concave sur la feuille de papier de manière à ce que le
rayon lumineux central suive exactement l'axe optique et à ce que le point d'intersection des
rayons réfléchis se trouve sur l'axe optique.
–Cette intersection s'appelle le foyer principal et se note F.
–(1pt) Tracer le contour intérieur du miroir concave sur la feuille.
–(4pt) Tracer les rayons incidents et réfléchis sur la feuille.
–(1pt) Marquer le sommet S qui est le point d'incidence du rayon incident central.
–(1pt) Noter le foyer F sur la feuille.
–(1pt) Imaginer et écrire une application pratique basée sur votre expérimentation du miroir
concave.
c) (10pt) Foyer du miroir convexe
–(10pt) Refaire l'expérience sur une nouvelle feuille de papier millimétré en remplaçant le miroir
concave par le miroir convexe placé dans le premier tiers de la feuille, côté lampe.
–Le foyer F du miroir convexe s'obtient par le point de convergence des prolongements des
rayons réfléchis.
d) (12pt) Résultats miroirs concave et convexe :
–(5pt) A partir de vos dessins b) et c), mesurer la distance focale f, qui est la distance entre le
foyer F et le sommet S. Noter f dans le tableau et compléter les pointillés par l'unité de mesure.
Miroir concave Miroir convexe
Focale f (…...................)
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–(3pt) Sur les feuilles de papier millimétré, déterminer le centre O des arcs de cercles
représentant le contour des miroirs concaves et convexe.
–(3pt) Mesurer le rayon des cercles correspondants et les écrire dans le tableau.
–(1pt) Compléter les pointillés par l'unité de mesure correspondante.
Miroir concave Miroir convexe
Rayon R (…...................)
–(bonus 2pt) Déterminer la relation entre la focale f et le rayon R des miroirs.
e) (11pt) Aberration sphérique.
–(1pt) Tracer l'axe optique au quart du bas de la feuille blanche (verso de la deuxième feuille de
papier millimétré) disposée horizontalement.
–Placer la boîte lumineuse et le miroir concave sur la feuille de papier de manière à ce que le
rayon lumineux central suive exactement l'axe optique et à ce que le point d'intersection des
rayons réfléchis se trouve sur l'axe optique.
–(2pt) Noter F et S
–Tourner le miroir concave autour de S afin que l'angle entre le rayon central incident et son
rayon réfléchi fasse environ 90o.
–(4pt) Tracer la position du miroir concave, les rayons incidents et les rayons réfléchis.
–(2pt) Observez les rayons réfléchis et noter vos observations.
–(2pt) Vos observations ont-elles des implications sur l'application pratique que vous avez écrite
à la fin du point b) ? Si non, pourquoi. Si oui, lesquelles.
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