test d`optique - Lycée Hilaire de Chardonnet

TEST D’OPTIQUE
Spé physique
23/11/2010
Exercice1 :
Soit une lentille convergente (L) de distance focale f’= 10 cm de centre optique O. On considère un
objet étendu AB perpendiculaire à l’axe tel que AB = -1,5 cm et OA = - 16 cm.
1- Tracer l’image A’B’ de AB. Lire graphiquement sa position OA' et sa taille A'B'
2- Retrouver OA' et A'B' par le calcul.
Echelle de représentation :
Sur le graphique ci-dessous, un carreau représente horizontalement 2 cm et verticalement 0,5 cm.
B’
A
A’
F’
B
La relation de Descartes s’écrit :
d’où l’on tire :
OA ' =
f '× OA
f '+ OA
=
1
1
1
−
=
f
'
OA ' OA
OA ' =
La propriété de Thalès s’écrit :
10 × ( −16)
10 − 16
A ' B ' OA '
=
AB
OA
= 27 cm
d’où A’B’ =
A'B ' =
OA '
× AB
OA
= 1,7 cm
Exercice 2
On souhaite construire une maquette de lunette astronomique à l’aide de lentilles convergentes. On
dispose de trois lentilles L1 , L2 et L3 de distances focales respectives f’1 = 50 mm, f’2 = 200 mm et
f’3 = 400 mm.
1- Donner l’expression du grossissement d’une lunette afocale en fonction de la distance focale
de l’objectif (F) et de celle de l’oculaire (f).
G=
F
f
2- En déduire quelles lentilles utiliser en précisant celle qui jouera le rôle d’objectif et celle qui
jouera le rôle d’oculaire si l’on veut obtenir un grossissement égal à 4.
Objectif : 200 mm ; Oculaire : 50 mm.
3. Avec une autre combinaison de lentilles on a réalisé la maquette schématisée ci-dessous :
C. oculaire
F’obj
O1
α
Foc
α’
O2
F’oc
3.a. Construire l’image A1B1 de l’objet AB situé àBl’infini.
1
Echelles : horizontalement : 1 carreau ↔ 2 cm
verticalement : 1 carreau ↔ 1 cm
3.b. Faire apparaître un autre rayon lumineux issu du point B et tracer son trajet à travers
l’objectif.
3.c. Construire le cheminement à travers l’oculaire de 2 rayons lumineux issus de B1.
3.d. Représenter sur la figure (sans chercher à le mesurer) le diamètre apparent θ de l’objet AB
vu à l’œil nu puis le diamètre apparent θ’ vu à travers la lunette.
3.e. Construire le cercle oculaire de cette lunette.
4. Rappeler l’expression du grossissement dans le cas général puis démontrer l’expression
utilisée à la question 1.
Exercice 3 :
1. Dans les exemples présentés ci-dessous, quelle est la nature du miroir représenté (utiliser les
mots plan, concave, convexe, divergent ou convergent)
a)
b)
divergent, convexe
c)
plan
convergent, concave
2. Dans chaque cas, construire (directement sur les schémas présentés) l’image A’B’ formée par le
miroir.
B’
A’
B
B
A’
A
A
Image virtuelle droite de même
taille que l’objet
C
B’
F
Image réelle renversée et plus petite
que l’objet
B
B
A
A
F
A’
C
F
C
B’
Image réelle renversée et agrandie
Image à l’infini et droite (vu du côté
gauche du miroir B’ est au-dessus
de B comme pour l’objet)
B’ à l’∝
A’ à l’∝