TD Op1 : Optique géométrique (PTSI) et ondulatoire (PT)

PT Lycée Benjamin Franklin Novembre 2016
TD Op1 : Optique géométrique (PTSI) et ondulatoire (PT)
EXERCICE 1 (PTSI): Modèle simplifié de téléobjectif d’appareil photographique
EXERCICE 2 (PTSI) : Focométrie de lentille divergente par la méthode de Badal
EXERCICE 3 (PTSI) : Réfractomètre d’ABBE
PTSI |Exercices – Optique g´eom´etrique 2011-2012
2) On a ainsi réalisé une lunette de Galilée. Calculer le grossissement (G=α′
α) de cette lunette
dans ces conditions d’observation (vision à l’infini et α′étant l’angle sous lequel on voit l’image).
Faire une figure à l’échelle avant de vous lancer des des calculs.
Rép : G=α′
α=−f′
1
f′
2
=2,5.
✞
✝
☎
✆
Ex-O4.11 ´ Etude d’un t´el´eobjectif d’appareil photographique
Un téléobjectif est constitué de deux lentilles minces dont les axes optiques coïncident. La lentille
d’entrée L1a une vergence C1= 10 δet est suivie d’une lentille L1de vergence C2= 40 δ. La
distance O1O2séparant les deux lentilles vaut 8cm.UnobjetAB de hauteur égale à 0,5mest
placé à une distance d= 100 mde O1sur l’axe optique.
1) Déterminer les caractéristiques de l’image intermédiaire A1B1donnée par L1.
2) Quel rôle joue cette image pour la seconde lentille ? Déterminer les caractéristiques de l’image
définitive A′B′.
3) Les résultats de la question précédente sont-ils conformes aux propriétés attendues pour
l’image donnée par un téléobjectif sur la pellicule photographique ?
4) Déterminer la position de la lentille convergente unique qui permettrait d’arriver au même
résultat. Préciser sa distance focale.
5) Conclure quant à l’intérêt du téléobjectif.
✞
✝
☎
✆
Ex-O4.12 Appareil photographique
Pour l’appareil photographique ci-contre, on donne
f′
1=4cm,f′ 2=−6cm et d1=5cm.
1) Que vaut d2pour qu’un point Msitué à l’infini
sur l’axe optique donne un point sur le film photo ?
2) Tracer le trajet de deux rayons issus de Mjusqu’à
la pellicule.
3) Si on voit à l’œil nu une image avec un angle de
1◦, trouver la dimension de l’image.
d1
d2
(L1)(L2)
pellicule
∆
Solution Ex-O4.3
(∆)
O
(π')
1
2
3
4
5
6
F'
F
B
B'
(LC)
(∆)
O
(π')
1
2
3
4
5
F'
FA
1
2
(LC)
O
(π')
2
3
4
5
F'
2
C1
C'
7
7
A(∆)
F
6
1
B
B'
3(LD)
(∆)
O
(π')
6
7
3
4
5F' F
B'
2
(R1)
(R2)
1B
(LD)
12
3 4
20 http://atelierprepa.over-blog.com/ jp[email protected]
Exercice 4 : Focométrie par la méthode de Badal
A la différence de la méthode de Bessel, cette méthode peut s’appliquer aux lentilles aussi bien
convergentes que divergentes. Une lentille auxiliaire (L
0
), convergente, de distance focale f ′
0
connue, forme d’un objet (AB) situé à l’infini une image que l’on observe sur un écran (E). On
place la lentille (L) à caractériser dans le plan focal objet de (L
0
) et l’on recherche le déplacement
algébrique d qu’il faut faire subir à l’écran pour y retrouver une image nette.
1) Faire la construction dans le cas où (L) est divergente.
2) Montrer que l’on peut déduire, de manière générale, la distance focale f ′ de la lentille (L) à
partir des mesures de f ′
0
et d. Application : (L
0
) a une vergence V
0
= + 1,6 δ. Pour une lentille (L
1
),
il a fallu reculer l’écran de 28 cm, tandis que pour une lentille (L
2
), il a fallu l’avancer de 42 cm.
Quelles sont les vergences de (L
1
) et (L
2
) ?
3) A quelle condition la méthode de Badal est-elle applicable à une lentille convergente ?
Compte tenu de cela, faire la construction dans le cas où (L) est convergente.
Exercice 5 : Lunette astronomique
Une lunette astronomique est constituée par deux lentilles convergentes dont les axes optiques sont
confondus. Elle comprend :
Un objectif L
1
constitué par une lentille convergente de grande distance focale f’
1
= 2m
Un oculaire L
2
jouant le rôle de loupe, constitué par une lentille convergente de petite distance f’
2
=
1 cm.
1) Montrer que si le foyer image de L
1
est confondu avec le foyer objet de L
2
, l’œil placé
derrière l’oculaire voit d’un objet réel à l’infini, une image à l’infini.
2) Deux étoiles E1 et E2 sont telles que , à l’œil nu, on ne les distingue pas l’une de l’autre car
leurécartangulaireestα=10’’ (limite angulaire de résolution 1’ d’arc = 3. 10
-4
rad).
3) Calculer l’angle α’ sous lequel l’œil voit les deux étoiles à travers l’instrument ? Peut-il
distinguer les deux étoiles à travers l’instrument ?

EXERCICE 4 (PTSI) : Guidage par fibre optique à saut d’indice

EXERCICE 5 (PTSI) : (suite) Fibre optique à gradient d’indice

EXERCICE 6 : Interférences observées au viseur
EXERCICE 7 : Cohérence temporelle et spatiale de la source éclairant les trous d’Young