7 Travaux Pratiques 2011-12

Travaux Pratiques
Lentilles ............................................................................. P 1
Prisme .......................................................................................... P 7
Fente simple ............................................................................. P 10
Fente double ............................................................................. P 14
Réseau optique ............................................................................. P 17
Loi de décroissance radioactive ................................................... P 19

Travaux Pratiques 13GE − 2013/14 P1
I. Lentilles
1. Grandissement
1.1. Introduction
Si un faisceau lumineux traverse les lunettes d’une personne hypermétrope, le faisceau
est focalisé. Il s’ensuit une image nette d’un objet proche dans l’oeil de la personne
hypermétrope.
1.2. Objectif
La relation entre la distance-objet g, la distance-image b, la taille-objet G et la taille-
image B des images formées par des lentilles convergentes doit être déduite
expérimentalement.
Méthode inductive
1.3. Dispositif expérimental et liste du matériel (selon PHYWE)
1. boîte lumineuse, halogène,
12 V / 20 W
2. support avec tige pour la boîte
lumineuse
3. pied
4. tige de support
5. mètre gradué
6. lentille avec support, f = +100 mm
7. support pour le banc optique
8. écran blanc
9. objet en forme d’un L
10. boîte d’alimentation

Travaux Pratiques 13GE − 2013/14 P2
1.4. Montage (selon PHYWE)
• Assemble les deux tiges de support et le pied pour former le banc optique et
pose le mètre gradué le long d’une des tiges.
• Attache le support pour la boîte lumineuse au banc optique et pose la boîte
lumineuse sur le support.
• Masque le faisceau lumineux parallèle.
• Pose le cache muni du « L » dans l’orifice du côté opposé (faisceau divergent).
• Fixe la lentille et l’écran à l’aide des supports sur le banc optique.
1.5. Protocole expérimental
Les grandeurs suivantes sont à mesurer lors de la formation d’une image :
- la distance-objet g
- la distance-image b
- la taille-objet G
- la taille-image B
• Détermine le domaine de mesure de la distance-objet, pour laquelle on obtient
une image nette.
• Fais apparaître des images nettes agrandies ou réduites en déplaçant la lentille
dans les limites du domaine de mesure.
• Mesure pour chaque image obtenue la distance-objet g, la distance-image b, la
taille de l’objet G et la taille de l’image B.
• Insère toutes les valeurs mesurées dans un tableau.
• Prends soin de couvrir par tes mesures tout le domaine de mesure.
• La taille de l’image doit augmenter régulièrement.
• L’expérience est répétée avec une lentille d’une distance focale différente.
1.6. Résultats des mesures
Tableau de mesures 1 :
Paramètre : la taille-objet G et la distance focale f de la lentille
Grandeur indépendante : la distance-objet g
Grandeurs dépendantes : la taille-image B et la distance-image b
G (cm)
g (cm)
b (cm)
B (cm)
…
…
La valeur absolue du quotient B/G est appelé grandissement Γ , donc
Γ=B
G
.
L’analyse du tableau permet de déduire la loi de grandissement.

Travaux Pratiques 13GE − 2013/14 P3
1.7. Exploitation des mesures
Trouve une relation entre les grandeurs du tableau 1.
À l’aide de cette loi, on pourra calculer le grandissement en sachant g et b, respective-
ment on calcule la taille de l’image en connaissant Γ .
1.8. Construction de l’image à travers la lentille
Au moins deux rayons particuliers sont utilisés pour la construction de l’image :
• en rouge : le rayon parallèle à l’axe optique passera à travers un foyer
• en vert : le rayon passant par un foyer deviendra parallèle à l’axe optique
• en bleu : le rayon passant à travers le centre de la lentille n’est pas dévié
f désigne la distance focale et F représente le foyer de la lentille.
Méthode déductive
Nous déduisons maintenant théoriquement la loi de grandissement d’une lentille
convergente.
fig. 1 : grandissement
La congruence des triangles bleus (fig. 1) permet d’écrire la loi de grandissement :
€
G
g=B b
B
G=b g
et donc
Γ=b
g

Travaux Pratiques 13GE − 2013/14 P4
2. Loi de conjugaison
2.1. Objectif
Détermine pour les images réelles la distance focale f de la lentille utilisée à partir des
mesures de la distance-objet g et de la distance-image b.
2.2. Résultats des mesures
Tableau de mesures 1
Paramètre : la taille-objet G et la distance focale f de la lentille
Grandeur indépendante : la distance-objet g
Grandeurs dépendantes : la taille-image B et la distance-image b
La déduction théorique devrait nous renseigner sur la relation entre ces grandeurs
physiques.
Méthode déductive
La congruence des triangles bleus permet d’écrire :
€
G
g−f=B f⇔B G=f g−f
Si l’on considère la loi de grandissement :
€
b
g=f g−f
f⋅g=b⋅g−b⋅f
b⋅g=f⋅g+f⋅b
€
1
f=1 b+1 g
Loi de conjugaison