OBSERVER - CHAP 01 Vision et images (p17) I Comment

OBSERVER - CHAP 01 Vision et images (p17)
L'intersection de ces rayons est le point image B'. Tous les
rayons partants du point B de la source arriveront au point
B' de l'image.
I
Comment modéliser un œil et un appareil
photographique ?(p. 17)
Complément au livre :
Détecteur
de lumière
Photographie d'une
dissection d'appareil
photo et d’œil de
bœuf.
Voir site www.
IV
Peut-on comparer les fonctionnements de l’œil
et de l'appareil photographique ? (p. 19)
Pas de complément.
Lentille
V
Diaphragme
II
Quelles sont les caractéristiques d'une lentille
convergente ? (p. 17)
Complément au livre :
Foyer
Lentille
convergente
Lumière
incidente
Photographie d'une
lentille convergente.
❐ ex. 7 p. 24
❐ ex. 8 p. 24
❐ ex. 9 p. 24
❐ ex. 10 p. 24
❐ ex. 11 p. 24
❐ ex. 12 p. 24
❐ ex. 13 p. 24
❐ ex. 14 p. 24
❐ ex. 15 p. 25
❐ ex. 20 p. 26
❐ ex. 21 p. 26
❐ ex. 22 p. 26
VI
Voir site www.
Le faisceau est rendu visible en pulvérisant
de fines gouttelettes d'eau
III
Comment
déterminer les caractéristiques d'une image ? (p. 18)
Complément au livre : étapes de la construction graphique
d'une image.
B
1- On simplifie la
lentille, l'objet et
l'écran.
Liste d'exercices conseillés
Correction détaillée des exercices conseillés
ex. 7 p. 24 :
1) voir Doc. 1 p.17. 1 – iris ; 2- cristallin ; 3- rétine.
2.a) voir Doc. 2 p.17.
2.b) 1- L'iris est le diaphragme ; 2- Le cristallin est la
lentille convergente ; 3- La rétine est l'écran.
ex. 8 p. 24 :
Δ
F
O
Foyer
objet
F'
Axe optique
F
Sens de propagation de la lumière
2- On trace un
rayon incident
parallèle à l'axe
optique et passant
par F'.
Sens de propagation de la lumière
B
Δ
F
O
F'
O
F'
Sens de propagation de la lumière
3- On trace un
rayon incident non
dévié, passant par
le centre optique
O.
B
O
Δ
F'
Foyer
image
f' = 5.0 cm
ex. 9 p. 24 :
1) C'est une lentille convergente symbolisée par la double
flèche.
2) En lisant la distance OF' sur le schéma (entre le centre
de la lentille et le foyer F'), on trouve f ' =4cm .
1
=25δ .
3) En utilisant la formule p.18, on a V =
4×10−2 m
Δ
F
ex. 10 p. 24 :
Sens de propagation de la lumière
4- On trace un
rayon incident
passant par F et
émergeant
parallèle à l'axe
optique.
Centre
optique
B
Δ
F
O
F'
B'
1
1) On utilise la formule p.18 V =
donc
f'
1
V=
=20 δ ; 2) On modifie la formule p.18
5.0×10−2 m
1
1
=0.2m=20 cm ; 3) La
pour isoler f ' =
donc f ' =
V
5.0
lentille la plus convergente a la focale la plus courte, c'est
donc la première lentille.
Sens de propagation de la lumière
Voir
www.
site
O
Une infinité de rayons
vont de B à B'
F'
O
F'
Δ
Objet
F
O
F'
Image
Sens de propagation de la lumière
W. Fortin
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ex. 11 p. 24 :
O
F
2) On transforme la formule de conjugaison pour isoler
OA .
Les rayons passent par le
optique, ils ne sont pas déviés.
F'
centre
Dans
Donc
F
O
F'
F
O
F'
F
O
F'
1
1
1
–
=
OA ' OA f '
−1 1
1
= −
OA f ' OA'
on ajoute
−1
OA'
et on simplifie.
puis on réduit au même
−1 OA ' − f '
Les rayons incidents sont parallèles à
=
dénominateur. Donc
puis on multiplie par
l'axe optique, ils ressortent en passant
OA f ' ×OA'
1
f ' −OA'
par le foyer F'.
=
puis on inverse
−1 Donc
OA f ' ×OA'
Les rayons incidents passent par le
f ' ×OA'
1
OA=
Enfin, on remplace f ' =
d’où
foyer, ils émergent parallèlement à
f ' −OA'
V
l'axe optique.
OA' /V
finalement : OA=
. On effectue ensuite le
1/V −OA'
(0.15 m)/ 8
calcul et OA=
=−0.75 m (Attention aux
1/ 8−0.15
unités!!)
Voir les deux cas précédents.
L'objet est à 75 cm avant la lentille.
ex. 15 p. 25 :
ex. 12 p. 24 :
Une lentille inverse l'image : le haut est en bas, la gauche à 1) On peut reprendre le Doc.7 p19 (à savoir redessiner).
droite, donc la solution est le dessin 2 .
2) Sont positives les distances OA' et AB
3) On connaît AB=10.0×10−3 m , OA=−300×10−3 m ,
f ' =OF ' =100×10−3 m et on cherche OA' . On va isoler
ce paramètre dans la relation de conjugaison
1
1
1
–
=
.
OA ' OA f '
ex. 13 p. 24 :
1) Voir p.18 du livre et le complément III de cette feuille.
On ajoute donc de chaque coté
A'
a donc
13 cm
35 cm
1
1
1
= +
OA' f ' OA
même dénominateur
B'
1
OA
. On réduit la partie droite au
1
OA+ f '
=
OA' f ' ×OA
f ' ×OA
. On réalise ensuite le calcul
OA+ f '
−3
100×10 ×(−300×10−3 )
OA' =
=150 mm
−300×10−3 + 100×10−3
A ' B ' OA '
=
,
AB
OA
on peut calculer la taille de l'image en isolant A ' B '
OA'
× AB donc
dans cette équation et A ' B ' =
OA
mm
A ' B ' =150
×10.0=−5mm . L'image est inversée et
−300
deux fois plus petite.
4) Comme le grandissement est égal à
ex. 14 p. 24 :
1) « Exprimer littéralement » signifie qu'il faut donner une
formule (« avec des lettres ») permettant le calcul direct.
1
et donc f ' =OF ' , et on connaît
V
également OA . en utilisant la relation de conjugaison
(p.19), on va isoler l'inconnue OA' :
Dans
Donc
f '=
1
1
1
–
=
OA' OA f '
1
1
1
= +
OA' f ' OA
dénominateur. Donc
OA' =
f ' ×OA
OA+ f '
1
OA
γ=
et on simplifie.
puis on réduit au même
1
OA+ f '
=
OA' f ' ×OA
. Enfin, on remplace
puis on inverse
f '=
1
V
d’où
OA/V
. On effectue ensuite le
OA+ 1/ V
(−0.25 m)/ 8
OA' =
=0.25 m (Attention aux
−0.25m+ 1/ 8
finalement :
calcul et
on ajoute
et on inverse
OA' =
2) L'image est à 35cm du centre optique de la lentille, elle
mesure 13cm de haut environ et elle est renversée.
Ici, on connaît
puis on simplifie. On
OA' =
unités!!)
W. Fortin
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ex. 20 p. 26 :
1
f ' = =1/ 20=0.05 m=5cm 2) Voir dessin 3) La taille
1)
V
de l'objet est de 1.8cm, situé à -6,0 cm avant la lentille. 4)
Le
grandissement
est
environ
A ' B ' OA '
γ=
=
=−12/ 1,8= 40/−6=−6,7
AB
OA
1
1
1
=
–
=44δ donc
f ' 0.025 −0.25
f ' =22.7mm
Remarque : sur le schéma, trois rayons permettent de
construire AB puis on a dessiné (zone bleue) l'ensemble de
tous les rayons partant de B et allant en B'.
ex. 21 p. 26 :
1) Voir graphe
2) On constate que
1
1
=
+ 0.10
OA ' OA
0,090
0,080
0,070
0,060
0,050
0,040
0,030
Ou encore que
1
1
−
=0.10
OA' OA
0,020
0,010
0,000
-0,100
f(x) = 0,9925937023x + 0,0992425991
-0,080
-0,060
-0,040
-0,020
0,000
1/ OA (cm-1)
1
=0.10 cm −1 (Attention aux unités !!).
f'
Donc que
Soit
f '=
1
=10 cm
0.10
ex. 22 p. 26 :
1) Voir schéma.
2) L’œil ne peut pas se
Lentille = cristallin
déformer,
donc
la
distance rétine cristallin
reste constante. Dès lors,
pour pouvoir faire la
mise au point,c-à-d faire
O
F'
F
une image nette sur la
d =25 mm
rétine, quelle que soit la
position d'un objet, il
faut que la focale du cristallin puisse varier.
Δ
Écran
=
rétine
3) Au repos, un œil accommode à l'infini, les rayons venant
de l'infini (parallèles à l'axe optique) sont focalisés au foyer,
et le foyer se situe sur la rétine. On a alors
f ' =OF ' =d =25mm .
4) On a une lentille telle que :
OA' =0.025m , et on cherche f ' .
OA=−0.25m
et
On utilise la formule de conjugaison
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