Test optique géométrique

PSI REVISIONS SUP
TEST OPTIQUE GEOMETRIQUE OG1,0G2,OG3,OG4
LYCEE BAGGIO Page 1 sur 8 COURS DE SCIENCES PHYSIQUES
OG1
1. Soit un rayonnement de longueur d’onde λ, de vitesse V,de fréquence ν, de période T,de pulsation ω, de vecteur d’onde k .
Donner les relations entre ces différentes grandeurs :
2. Soit un rayonnement dans le vide.
a. Exprimer la vitesse de la lumière dans le vide ( c) en fonction de la permittivité du vide et de la perméabilité du
vide. Donner sa valeur numérique.
c =
AN : c =
b. Donner les relations entre les grandeurs suivantes (dans le vide) : λ
o
,c, ν , ω et
o
k
3. Soit un rayonnement se propageant dans un milieu homogène d’indice n.
a. Exprimer la vitesse du rayonnement dans le milieu en fonction de ε et µ
o
puis en fonction de c et n :
V =
b. Donner les relations entre les grandeurs suivantes (dans le milieu) :
i. ε, ε
r
et ε
o
ii. ε
r
et n
iii. λ , λ
o
et n
iv. k ,
o
k et n
4. Donner l’échelle des longueurs d’onde correspondant au spectre du visible du rayonnement électromagnétique dans le vide :
< λ <
Préciser l’ordre de grandeur de longueurs d’onde correspondant au rouge, au jaune et au violet :
Rouge : λ =
Jaune : λ =
Violet : λ =
A quels domaines du rayonnement électromagnétique appartiennent les rayonnements suivants :
λ = 100 nm ⇒
λ = 500 nm ⇒
λ = 1000 nm ⇒
OG2
1. Enoncer les lois de Descartes pour la réflexion :
2. Enoncer les lois de Descartes pour la réfraction :
3. Construire le rayon lumineux réfracté à l’aide de la méthode de Descartes (n
1
<n
2
) :

PSI REVISIONS SUP
TEST OPTIQUE GEOMETRIQUE OG1,0G2,OG3,OG4
LYCEE BAGGIO Page 2 sur 8 COURS DE SCIENCES PHYSIQUES
4. Montrer qu’il y a effectivement réflexion totale en I :
(Triangle isocèle)
5. Soit le prisme représenté page suivante. Tracer le rayon lumineux émergent et introduire les angles i, r, r’, i’ et D .
6. Donner les quatre relations du prisme :
7. Sur quel dioptre peut-on observer le phénomène de réflexion totale ? Donner les conditions sur les angles concernés.
n
1
n
2
I
n
1
= 1 n
2
= 1,5
A
n

PSI REVISIONS SUP
TEST OPTIQUE GEOMETRIQUE OG1,0G2,OG3,OG4
LYCEE BAGGIO Page 3 sur 8 COURS DE SCIENCES PHYSIQUES
8. Sur quel dioptre peut-on observer le phénomène de réfraction limite ? Donner les conditions sur les angles concernés.
9. Donner les valeurs des angles i
m
, r
m
, r’
m
, i’
m
et D
m
au minimum de déviation ( en fonction de A et de n) :
OG3
I- Formules de conjugaison.
Soit AB un objet (A appartient à l’axe optique du système optique centré (S)) et A’B’ son image à travers (S).
Donner les formules de conjugaison et l’expression du grandissement dans les cas suivants :
a. (S) est un dioptre plan ( n ⇒
⇒⇒
⇒ n’).
b. (S) est un miroir sphérique de rayon SCR= et de foyer F.
i. Formule de conjugaison et grandissement au centre :
ii. Formule de conjugaison et grandissement au sommet :
iii. Formule de conjugaison et grandissement au foyer :
c. (S) est une lentille de centre O et de foyers F et F’.
i. Formule de conjugaison et grandissement au centre :
ii. Formule de conjugaison et grandissement aux foyers :
II- Constructions géométriques.
a. Construire le champ du miroir plan suivant vu du point O :

PSI REVISIONS SUP
TEST OPTIQUE GEOMETRIQUE OG1,0G2,OG3,OG4
LYCEE BAGGIO Page 4 sur 8 COURS DE SCIENCES PHYSIQUES
b. Construire l’image A’B’ de l’objet AB à travers le système des deux lentilles.
On pourra introduire une image intermédiaire A
1
B
1
•
O
L
2
O
1
O
2
F
1
’ F
1
F
2
’
L
1
A
B
F
2

PSI REVISIONS SUP
TEST OPTIQUE GEOMETRIQUE OG1,0G2,OG3,OG4
LYCEE BAGGIO Page 5 sur 8 COURS DE SCIENCES PHYSIQUES
c. Construire l’image du rayon lumineux incident.
F
1
’
O
1
S
F
1
F
L
1
A
B
C
O
1
L
2
O
2
F
1
’ F
1
F
2
’
L
1
F
2