LABORATOIRE 6 MESURE DE DISTANCES FOCALES BUT

L ABORATOIRE 6 M ESURE DE DISTANCES FOCALES
BUT
Déterminer la distance focale de diverses lentilles
et miroirs.
MATÉRIEL
• Ensemble de lentilles biconcaves et biconvexes;
• Miroir concave et convexe;
• Banc d’optique, supports de lentilles;
• Sources lumineuses avec figure;
• Écran.
THÉORIE
La distance, mesurée le long de l'axe optique, entre
un objet et le sommet d’un miroir ou le centre d’une
lentille est appelée distance objet et symbolisée par p.
La distance, mesurée le long de l'axe optique, entre le
même point et la position de l'image est appelée
distance image et symbolisée par q. Ces deux
distances sont liées l’une à l’autre via la distance
focale du miroir ou de la lentille, selon l’équation :
qpf
111 +=
Pour un miroir comme pour une lentille, la distance
focale est positive lorsque l’image se trouve du même
côté que les rayons émergents. De plus, la convention
de signes nous indique que la distance image q est
positive si l'image est réelle et négative si l'image est
virtuelle. Le grandissement m est donné par :
p
q
m−=
Si le grandissement m est positif, l'image est droite,
s'il est négatif, l'image est inversée. Si |m| > 0, l’image
est agrandie; si |m| < 0, l’image est réduite.
MANIPULATIONS
I. Lentille convergente
1. En disposant la source lumineuse et l’écran assez
loin l’un de l’autre sur le banc d’optique (et à la
même hauteur), placez la lentille convergente B entre
la source et l’écran, à la même hauteur que la source.
2. Déplacez la lentille de manière à obtenir sur
l’écran une image la plus nette possible de la figure
lumineuse qui sert d’objet.
Remarque : Il est possible que l’emplacement de la
lentille produisant une image nette s’étende sur
quelques millimètres. Placez la lentille au centre de
cette zone pour relever les distances p et q.
3. Notez les distances objet et image et faites le
calcul de la distance focale de cette lentille. Notez vos
mesures et votre résultat à la première ligne du
tableau 1.
4. Identifiez également les propriétés de l’image,
entre autres en la comparant à l’objet, et complétez la
ligne du tableau.
5. Sans déplacer la source ni l’écran, trouvez une
autre position de la lentille qui produit une image
nette. Remplissez la seconde ligne du tableau.
6. Utilisez maintenant comme objet la figure
éclairée à l’extrémité de la classe en alignant vers elle
votre banc d’optique. Déplacez l’écran derrière la
lentille pour trouver la position d’une image nette.
7. Notez à nouveau les distances objet et image et
remplissez la ligne correspondante du tableau.
8. Calculez la distance focale moyenne des trois
essais pour la lentille B.
II. Miroir concave
1. Placez le miroir concave face à la source
lumineuse de votre banc d’optique (assez éloigné,
pour plus de précision) et placez le petit écran entre
les deux de manière à ce qu’il ne voile pas le miroir et
qu’il reçoive l’image dans le haut, avec la déviation la
plus faible possible, en inclinant légèrement le miroir
(voir la figure qui suit).
2. Déplacez l’écran de manière à obtenir une image
la plus nette possible de la figure lumineuse. Ajustez
à nouveau les hauteurs et l’orientation du miroir pour

Noms : ___________________________________ , ___________________________________
produire une déviation la plus faible des rayons
incidents et émergents.
3. Notez les distances objet et image et faites le
calcul de la distance focale de ce miroir. Remplissez
la ligne correspondante du tableau.
4. Utilisez maintenant comme objet la figure
éclairée à l’extrémité de la classe pour évaluer à
nouveau la distance focale du miroir.
5. Dans chaque cas, indiquez au tableau les
propriétés de l’image.
III. Lentille divergente
1. Placez la lentille divergente F sur le banc
d’optique et utilisez comme objet la source lumineuse
sur votre banc d’optique.
La détermination par mesures de la distance image est
différente dans le cas d’une lentille divergente :
2. En regardant à travers la lentille, observez qu’en
déplaçant vos yeux, l’image que vous voyez à travers
la lentille ne se déplace pas de la même manière que
la figure vue également par l’extérieur de la lentille.
Cela vérifie le fait que la distance image n’est pas la
même que la distance objet.
3. En plaçant un objet (par exemple une tige)
verticalement à l’arrière de la lentille, tentez de
déterminez l’emplacement tel que l’image (toujours
vue à travers la lentille) semble se déplacer dans votre
champ de vision de la même manière que cet objet vu
au dessus de la lentille.
Sur l’image suivante, la tige est précisément à la
même position que l’image, car selon les deux points
de vue différents, la flèche de l’image (dans la
lentille) est au même endroit par rapport à la tige (vue
au-dessus de la lentille).
4. Notez l’emplacement qui vérifie cette condition.
Cet endroit équivaut à la position de l’image. Vous
pouvez maintenant évaluer la distance image; notez
cette position au tableau 1 et faites le calcul de la
distance focale de la lentille.
5. Notez au tableau les propriétés de l’image.
6. Refaites le même procédé en utilisant l’objet
lumineux à l’extrémité de la classe.
Tableau 1
Dispositif Objet p q Propriétés de l’image f f
moy
cm cm
Réelle/
Virtuelle
Droite/
Inversée
Agrandie/
Réduite
cm cm
Lent. B
Source
montage
Lent. B
Source
montage (2
e
cas)
Lent. B
Feuille
éloignée
Miroir
Concave
Source
montage
Miroir
Concave
Feuille
éloignée
Lent. F
Source
montage
Lent. F
Feuille
éloignée