Exercice n°1 : Les images à travers les lentilles - leprof

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Exercice n°1 : Les images à travers les lentilles
Une lentille a pour distance focale f’ = 20,0 cm.
1- Un objet AB de longueur 1,5 cm est placé 30,0 cm avant la lentille.
1.1- Construire l’image de cet objet (échelles conseillées : horizontalement 1/10 et verticalement 1).
1.2- Déterminer graphiquement la position, la grandeur, le sens et la nature de l’image.
1.3- Retrouver vos résultats précédents par le calcul.
2- Reprendre les deux mêmes questions si AB est placé 12,0 cm avant la lentille.
Exercice n°2 : L’œil
Un œil a une profondeur de 16,8 mm.
1- Quelle est la distance focale de son cristallin au repos ?
2- L’objet observé est à 50,0 cm. Pourquoi l’œil peut-il en donner une image nette ?
Quelle est alors la distance focale du cristallin?
3- La courbure la plus forte que peut prendre le cristallin correspond à une distance focale f’ = 15,7 mm.
4- Quelle est alors la distance minimale de vision distincte ? Quelle est la taille de l’image sur la rétine
d’une lettre de 3,0 mm dans un texte observé par l’œil ?
Exercice n°3 : L’appareil photographique
Un appareil photographique possède un objectif de distance focale 50,0 mm.
1- Quelle doit être la distance objectif / capteur pour que l’image soit nette si l’objet photographié est à
20,0 m ? Quelle est alors la taille de l’image sur le capteur si l’objet est un personnage de 1,75 m de haut ?
2- L’objet photographié est maintenant à 1,20 m. La distance objectif / capteur doit-elle augmenter ou
diminuer pour que l’image reste nette sur le capteur?
3- La distance maximale objectif / capteur est 55,0 mm. A quelle distance minimale peut-on
photographier, l’image restant nette?
Exercice n°4 : Diamètre apparent
Le diamètre apparent est l'angle sous lequel un observateur voit un objet. Si
l'angle  est petit :  < 10°, on admet que : tan α =
adjacent coté opposé coté
=
D
h
D est la distance (en m) entre l'observateur et l'objet. Alpha est l'angle sous
lequel on observe l'objet. h est le diamètre (ou la hauteur) (en m) de l'objet
La lune a un diamètre de 3475 km et apparaît à un observateur terrestre sous un
diamètre apparent "alpha" = 0,52 °. Déterminez la distance entre la Terre
(l'observateur) et la Lune. La réponse sera donnée avec 3 chiffres significatifs.
Exercice n°5 :
La flamme d’une bougie est placée sur l’axe optique à 25 cm du centre optique d’une lentille de distance
focale 20 cm. On visualise l’image de la flamme sur un écran perpendiculaire à l’axe.
1- Décrire l’image visualisée sur l’écran.
2- Schématiser la situation en choisissant une échelle adaptée et en représentant la flamme par un segment
AB perpendiculaire à l’axe.
3- Construire l’image obtenue.
4- On plaque un papier noir sur une partie de la lentille. Qu’observe-t-on sur l’écran :
4.1- si le papier noir masque la moitié de la lentille?
4.2- si le papier noir, de forme circulaire, de rayon inférieure à celui de la lentille, masque la partie
centrale de la lentille ?

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Exercice n°6 :
Une lentille mince convergente de centre optique O, donne d’un objet AB, de hauteur 5 cm et situé à
120 cm en avant de la lentille, une image A’B’ située 60 cm après la lentille. AB est perpendiculaire à
l’axe optique de la lentille et A est situé sur cet axe.
1- Déterminer la vergence de la lentille et sa distance focale.
2- À l’aide d’un schéma clair et annoté, tracer la marche du faisceau lumineux qui, issu de B et couvrant
la lentille arrive en B’.
3- Déterminer, par le calcul, le grandissement et la grandeur de l’image A’B’.
Exercice n°7 :
On considère une lentille convergente de distance focale = 5,00 cm. Son centre optique est noté O.
1- Calculer sa vergence C. Représenter la lentille, son axe optique X’OX orienté de gauche à droite, les
foyers Fet E’, ainsi que le plan focal objet et le plan focal image. On disposera la feuille en longueur, la
lentille étant située à 18,0 cm de son bord gauche.
2- Un objet, représenté dans le plan de figure par une flèche AB de 1 cm, est placé perpendiculairement à
X’OX, à 15,0 cm de la lentille. Le point objet A est situé sur l’axe optique.
2.1- Donner l’abscisse x de A. Quel est son signe?
2.2- Calculer l’abscisse x’ de A’, point image de A par la lentille. Placer A’ sur le schéma.
2.3- Sur le schéma précédent, construire le point B’, image de B parla lentille, en traçant un seul rayon
lumineux issu de B.
2.4- Vérifier la construction en traçant un autre rayon lumineux issu de B.
2.5- Calculer la taille A’B’ de l’image de AB par la lentille. Vérifier le résultat sur le schéma.
3- Refaire un schéma et reprendre la question 2, en plaçant cette fois l’objet à 3,0 cm de la lentille.
Exercice n°8 :
Deux lentilles convergentes identiques L1 et L2, de vergence C égale à + 10 , sont placées à 20 cm l’une
de l’autre. Leurs axes optiques coïncident. Un objet AB, de 1 cm de haut, est placé perpendiculairement à
l’axe optique à 3 cm en avant de la première lentille. A est sur l’axe optique.
1- Déterminer la position, le sens et la taille de A’B’, l’image de AB donnée par L1. Faire un schéma.
2- Même question pour A”B”, l’image de A’B’ donnée par L2.
Exercice n°9 :
Une lunette astronomique est composée d’un objectif L1 distance focale f1’ égale à 20 cm et de rayon R
égale à 4 cm et d’un oculaire (L2) de distance focale f2’ égale à 1 cm.
1- Quelle doit-être la distance O1O2 entre les deux centres optiques pour que la lunette soit afocale ?
2- Montrer que le grossissement G peut s’écrire : G = - f1’/f2’. Calculer G.
3- Déterminer la position et le rayon du cercle oculaire.
Exercice n°10 :
Un microscope peut être assimilé à un système de deux
lentilles convergentes L1 et L2 de même axe principal, distantes
de : O1O2 12,5 cm. La distance focale de L1 est f1’ égale à 5
mm et celle de L2 est f2’ égale à 2 cm.
1- Un objet AB de hauteur 5 m, est placé devant L1 perpendiculairement à l’axe principal, à la distance :
O1A = 5,25 mm . Déterminer la position et la taille de l’image A1B1 de AB donnée par L1, puis les
caractéristiques de l’image finale A’B’.
2- Un observateur place son œil derrière l’oculaire, au voisinage de F2’.
2.1- Sous quel angle ’ observe-t-il A’B’ ?
2.2- Sous quel angle  observerait-il directement l’objet AB si celui-ci était placé à une distance dM égale
à 25 cm de l’œil.
2.3- En déduire le grossissement G du microscope.