Test d`optique géométrique

IUT1-UJF. Mesures Physiques 15 mars 2008
S2
Nom : Prénom :
Numéro de place :
Test d’optique géométrique
Durée de l’épreuve : 30mn.
Tous documents et calculatrice interdits.
L’énoncé comporte 4 pages. Le barème est donné à titre indicatif.
Répondre sur la feuille d’énoncé dans les cases prévues à cet effet. Merci de ne pas plier la
feuille.
1. Répondre par Vrai ou Faux (entourer la bonne réponse) – 7 pts
Réponse juste : 0.5pts. Réponse fausse : -0.25 pts.
1.1. Dans l'eau, la lumière de longueur d'onde rouge se propage plus vite que
celle de longueur d'onde bleue. VRAI ou FAUX
1.2. La condition d'aplanétisme permet de justifier le tracé de l'image d'un
objet étendu. VRAI ou FAUX
1.3. La condition de stigmatisme permet de justifier le tracé de l'image d'un
objet étendu. VRAI ou FAUX
1.4. Un miroir concave est convergent. VRAI ou FAUX
1.5. Le foyer objet d'un miroir concave est réel. VRAI ou FAUX
1.6. Les lunettes d'une personne myope sont constituées de lentilles
convergentes. VRAI ou FAUX
1.7. Le punctum remotum pour un oeil sain est à environ 25 cm de l'oeil. VRAI ou FAUX
1.8. Un faisceau lumineux se propageant dans un milieu d'indice n
1
=1.5 rencontre la surface de
séparation avec un second milieu d'indice n
2
=1.3 sous une incidence de 40°.
a) Le faisceau est transmis totalement dans le milieu 2. VRAI ou FAUX
b) L'angle de réflexion est égal à 30°. VRAI ou FAUX
c) L'angle de réfraction est supérieur à 40°. VRAI ou FAUX
1.9. On considère un objet A. On note A
1
l’image de A par le système optique S
1
. Cette image sert
d’objet pour le système optique S
2
. S
1
et S
2
sont des systèmes en transmission. L’image donnée par S
2
est appelée A
2
. Les positions de A, A
1
et A
2
par rapport à S
1
et S
2
sont précisées sur la figure :
a) A est un objet réel pour S
1
. VRAI ou FAUX
b) A
2
est un objet réel pour S
2
. VRAI ou FAUX
A S
1
S
2
x A
1
x A
2
x

c) A
1
est un objet virtuel pour S
2
. VRAI ou FAUX
d) A
2
est une image virtuelle pour le système complet {S
1
+S
2
}. VRAI ou FAUX
2. Répondre SUCCINTEMENT aux questions suivantes – 2 pts
2.1. Donner les conditions de Gauss.
2.2. Donner la définition du foyer objet d'un système optique.
2.3. Pourquoi le faisceau qui passe par le centre d'une lentille n'est pas dévié ?
2.4. Quelle relation est à la base de toutes les relations de conjugaison ?
3. Miroirs plans – 2 pts
3.1. Tracer l’image A’ de l’objet ponctuel A par le système optique composé des deux miroirs M
1
et
M
2
qui forment un angle droit.
x
A
M
1
M
2

3.2. Donner la nature de l’image.
4. Dioptre plan – 2 pts
Un observateur au bord d’une piscine de 2m de profondeur regarde un caillou au fond de l’eau. On
considérera que l'indice de l’air est égal à 1 et l’indice de l’eau à 4/3.
4.1. A quelle distance de la surface de l’eau se trouve le caillou vu par l’observateur ? Donner le
calcul détaillé.
4.2. Donner la nature et le sens de l’image du
caillou.
5. Miroir concave – 4 pts
Soit un miroir concave d'une distance focale de -0.5m. On considère un objet virtuel AB situé à 0.5m
du miroir. On note A'B' l'image de AB par le miroir.
5.1. Déterminer l’image de AB par un tracé de rayons lumineux.
5.2. Donner la nature et le sens de l’image.
5.3. Calculer la position de A'B'. Expliciter le calcul.
5.4. Calculer le grandissement transversal. Expliciter le calcul.
Axe optique

6. Télescope – 3 pts
Un télescope d'amateur est formé de deux miroirs sphériques de même axe : L'un concave M
1
de
sommet S
1
percé d'un petit trou sur l'axe en S
1
; et l'autre convexe M
2
, de sommet S
2
placé devant M
1
.
La dimension du miroir M
2
est inférieure à celle de M
1
, la lumière se réfléchit ainsi d'abord sur M
1
puis sur M
2
. L'ensemble des deux miroirs donne une image A'B' réelle d'un objet AB réel placé à
l'infini. On donne les distances focales des miroirs M
1
et M
2
respectivement égales à f
1
=1m et
f
2=
25cm.
En fonction des données du problème, calculer la distance entre les sommets S
1
S
2
pour que l'image
A'B' réelle se forme dans le plan du sommet S
1
. On ne demande pas de faire l’application numérique.