APPAREIL PHOTOGRAPHIQUE

APPAREIL PHOTOGRAPHIQUE
Centres étrangers 1, juin 2000 (5 points)
1°,25
ptl
1°,25
ptl
 Distance focale
 Mise au point
 Diffraction
 Combinaison de lentilles minces
 Détermination graphique d'une image
Un appareil photographique est constitué d'un boîtier opaque. Sur la face arrière coulisse la
pellicule et la face avant porte l'objectif de centre optique O muni d'un diaphragme à iris.
L’axe optique de l'objectif coupe le plan de la pellicule au point P.
Schéma de l'appareil
La distance OP peut varier (mise au point) par déplacement de l'objectif.
Plan de la pellicule
1. L’objectif est-il convergent ou divergent? Justifier la réponse.
2. L'image est-elle droite ou renversée? Justifier la réponse.
I – L’objectif est assimilé à une lentille mince de diamètre Φ pouvant varier de 2 à 15 mm
grâce au diaphragme.

3. La distance OP pour une mise au point sur l'infini vaut 40 mm.
a. Quelle est la distance focale de l'objectif?
b.Quelle doit être la valeur de la distance OP pour une mise au point sur un objet situé à un mètre
de O ?
4. Reproduire le schéma de l'appareil sur une feuille de papier millimétré et tracer la marche d'un
faisceau lumineux s'appuyant sur le bord du diaphragme, provenant de l'infini et aboutissant au
point C de la pellicule. Utiliser de préférence la moitié supérieure de la feuille de papier millimétré,
l'autre moitié sera réservée aux réponses aux questions 2.2.a et b.
5. Le format de la pellicule est 24 mm x 36 mm, déterminer les dimensions du plan photographié à
100 mètres de cet appareil.
6. La pellicule est composée de grains de diamètre 10 µm sensibles à la lumière (tout grain atteint
par la lumière est totalement impressionnée).
a. Comment se nomme le phénomène qui fait que l'image d'un point est une tache et non un point
(la mise au point et la lentille étant parfaites) ?
b. Pour quelle valeur de Φ, le phénomène est-il le plus important?
II – L’objectif est maintenant constitué de deux lentilles:
 L1, convergente de distance focale f’1= + 30 mm
 L2, divergente de distance focale f’2 = - 30 mm
Ces deux lentilles ont même axe optique, leurs centres optiques sont O1 et O2.
Elles peuvent se déplacer l'une par rapport à l'autre et par rapport à P.
La distance des deux lentilles peut varier de 10 à 20 mm.
On photographie un enfant mesurant 1,2 m et situé à 20 m de O1.
1. Montrer que l'image de l'enfant donnée par L1 est située pratiquement dans son plan
focal image.
Déterminer la taille de cette image intermédiaire.
2. On choisit
mmO10O21 
a. Sur une feuille de papier millimétré, faire un schéma du système en plaçant les deux
lentilles, leurs foyers et l'image intermédiaire.
Echelle 1 sur l'axe optique et échelle 10 perpendiculairement à cet axe.
b. Construire sur ce schéma l'image définitive.
c. Déduire la taille de cette image.
d. Déduire la position de L1 par rapport à P.

mmOPf40'
'
1
'
111 f
OFOAOP 
Soit
'
111 f
OAOP 
D’où
'
'.
fOA
fOA
OP 
COUP DE POUCE
Question I.2. : Faire un schéma.
Question I. 3.: Si l'objet est loin de la lentille, on peut le considérer comme à l'infini.
Question I. 5. : Faire un schéma et utiliser les triangles semblables.
Question II. 2. b. : Ne tenir compte que de (L2) .
CORRIGÉ
I - Étude de l'objectif
1. Nature de l'objectif
L'objectif est une lentille mince qui donne d'un objet réel une image réelle: c'est une
lentille convergente.
2. Image droite ou renversée?
Une lentille convergente donne une image réelle renversée d'un objet réel, le rayon BOB'
n'étant pas dévié.
il en résulte:
3. Mise au point
a. Distance focale de l'objectif
L'image d'un objet situé à l'infini est dans le plan focal image de la lentille.
La distance focale de la lentille est donc égale à la distance entre la lentille et l'image.
b. Mise au point sur un objet situé à 1 m
Si l'objet A est situé à 1 m avant 1" objectif: on a
. m 1,00 - OA 
Pour déterminer la position P de l'image de A par l'objectif, on utilise la relation de
conjugaison des lentilles:

AN
mfmOA 040,0'00,1 
mmOP 7,41
4 Marche d’un faisceau lumineux
Tous les rayons parallèles incidents donnent un faisceau de rayons émergents qui
convergent en C, les rayons parallèles incidents étant parallèles à la droite OC.
5. Dimensions du plan photographié à 100 m de cet appareil
L'objet étant situé à une grande distance (AO = 100 m) de l'objectif par rapport à la distance focale
f' = 40 mm, on considérera que l'objet est à l'infini.

OF
AO
h
H
Soit :
'
.. f
AO
h
OF
AO
hH 
En appliquant le même raisonnement pour déterminer la largeur L de l’objet, on a :
'
.. f
AO
l
OF
AO
lL 
AN:
Soit GK la hauteur de l'objet: GK = H
Soit CD la hauteur de l'image: CD = h = 24 mm
Les triangles OGK et OCD étant semblables on a :
f' = 40 mm = 0,040 m AO = 1,00 m
h = 24 mm = 0,024 m e = 36 mm =
0,036 m
H = 60m L= 90m
6. « Piqué» de l'image
a. Pourquoi l'image d'un point est une tache et non un point?
À cause du phénomène de diffraction.
b. Influence du diamètre Φ du diaphragme
Plus le diamètre du diaphragme est faible, plus le phénomène de diffraction est
important.
C'est donc pour Φ = 2 mm que le phénomène de diffraction est le plus important.
II - Système de deux lentilles
1. Image de l'enfant donnée par la lentille (L1)
L'enfant est situé à 20 m de la lentille (L1) de distance focale f’1 = 30mm.
On peut considérer que par rapport à cette lentille (L1) l'enfant est situé à l'infini.
L'image de l'enfant sera donc dans le plan focal image de cette lentille.
Soit (schéma non à l'échelle) :