TP : Mesure de la distance focale d`une lentille

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TP : Mesure de la distance focale d'une lentille
Commentaires : Compétence
expérimentale:
Compte rendu: Bilan:
1)Valeur approchée de la distance focale
•Faire l'image d'un objet éloigné sur un écran. (faire converger les rayons du soleil en un
point).
•Mesurer la distance entre la lentille et l'écran.
d=
1)Ou se forme l'image d'un objet situé à l'infini ? Illustrer la réponse à l'aide d'un schéma et d'une
phrase.
2)Cette expèrience permet-elle de déterminer la distance focale F' de la lentille ?
2)Mesure de la distance focale en utilisant la relation de conjugaison
2.1)Conventions :
•Avec les conventions du schéma ci-
contre :
OA
<0 et
OA' 
>0
•L'objet est la lettre placée après la lampe.
•L'image de l'objet AB par la lentille de
distance focale f'=
OF ' 
est notée A'B'
2.2)Mesures
2.2.1)Mesurer la hauteur de l'objet AB et exprimer celle ci en mètres AB=
2.2.2)La connaissance de l'ordre de grandeur de la distance focale f' de la lentille est-elle
utile pour les mesures à venir ? Si oui , pourquoi ?
2.2.3)Pour 7 positions différentes de la lentille sur le banc optique, chercher l'image A'B' la
plus nette possible formée sur l'écran. Remplir alors le tableau suivant en faisant attention aux
signes des mesures algébriques et en respectant les chiffres significatifs.

2.3)Détermination de la distance focale
2.3.1)Construire le graph :
1
OA' 
=f(
1
OA
). In diquer les échelles choisies (identiques
sur les deux axes)
2.3.2)Commenter l'allure du graph : en déduire que l'équation peut se mettre sous la forme
1
OA' 
= a
1
OA
+b (expression 1)
Déterminer graphiquement les valeurs de a (coeficient directeur) et b (ordonnée à l'origine).
Détailler les calculs :
2.3.3)Rappelez l'expression de la formule de conjugaison des lentilles :
Mesures 1 2 3 4 5 6 7
En m
En m
En m
En m-1
En m-1
OA
OA' 
A' B'
1
OA
1
OA' 

(expression 2)
En identifiant les expressions 1 et 2 vérifier que la valeur du coefficient a est voisine de 1,0.
Exprimer f' en fonction de b puis en déduire la valeur de f'.
2.3.4)Calculer la vergence de la lentille utilisée et la comparer avec celle indiquée sur la
lentille. Calculez l'écart relatif.
2.4)Grandissement
2.4.1)Pour deux points des mesure 1 à 7 comparer les rapports
A' B ' 
AB
et
OA' 
OA
2.4.2)Les tailles de l'objet et de l'image sont repérées par les valeurs algébriques
AB
et
A ' B '
. On définit le grandissement par la relation :
γ =
A ' B' 
AB
=
OA' 
OA
Que peut-on dire si γ<0 , γ>0
∣ γ ∣
>1 ,
∣ γ ∣
<1 ?
3)Mesure de la distnce focale d'une lentille en utilisant la méthode de
Bessel
3.1)Manipulation
•La méthode de Bessel impose une distance D entre l'objet et l'image suppérieure à 4xf' :
D>4f'
•Placer l'objet et l'écran de telle sorte que cette condition soit satisfaite. Noter la distance D
en m. D=
•Placer la lentille immédiatement après l'objet. Déplacer la lentille et noter :
•La première position O1 du centre de la lentille qui permet d'avoir une image sur
l'écran. (schéma 1)
•La seconde position O2 du centre de la lentille qui permet d'avoir une image sur
l'écran. (schéma 2)
•Mesurer la distance d=O1O2 en m d=
Schéma 1
Schéma 2
3.2)Calcul de la distance focale
3.2.1)On montre que la distance focale est alors donnée par la relation :f'=
D²−d² 
4D
Calculer f'.
3.2.2)Calculer l'écart relatif sur la valeur de f' avec la méthode du paragraphe 2