I. Etude documentaire de trois instruments d`optiques : le

T.P 01 spécialité physique IMAGES FORMEES PAR UNE LENTILLE MINCE CONVERGENTE
Objectifs.
 Positionner sur l’axe optique, le centre optique et les foyers d’une lentille.
 Connaître la définition de la distance focale, de la vergence et de leurs unités.
 Connaître et savoir appliquer les relations de conjugaison sous forme algébrique et celle du grandissement.
 Savoir que pour observer une image agrandie avec une lentille convergente, il faut placer l’objet près du foyer F.
 Construire l’image d’un objet plan perpendiculaire à l’axe optique.
 Construire l’image d’un point objet situé à l’infini.
Savoirs-faire expérimentaux :
 Réaliser un montage d’optique à partir d’un schéma.
 Régler un montage d’optique de façon à observer une image sur un écran.
 Utiliser un banc optique : réaliser des mesures et les exploiter.
 Déterminer la distance focale d’une lentille mince convergente.
I. Etude documentaire de trois instruments d’optiques : le microscope, la lunette astronomique, le télescope
de Newton.
En utilisant la documentation, complétez le tableau suivant :
MICROSCOPE
LUNETTE ASTRONOMIQUE
TELESCOPE DE NEWTON
Systèmes optiques
constitutifs
2 lentilles convergentes :
1 objectif et un oculaire
2 lentilles convergentes :
1 objectif et un oculaire
Objectif : 1 miroir concave
Oculaire :1 lentille convergente
Position de l’objet
Devant l’objectif
A l’infini
A l’infini
A quoi servent ces trois instruments ?
II. Formation d’images avec une lentille convergente.
1. Problème posé:Comment utiliser une lentille convergente pour observer une image agrandie de l’objet ?
Traiter le paragraphe 2 pour répondre au problème posé.
2. Observations – Schématisation - Modélisation sur le banc d’optique.
Vous disposez d’une lentille convergente de vergence C = 8 et d’une figurine servant d’objet.
 Observez, en regardant à travers la lentille l’image de l’objet.
 Notez dans le tableau (donné en annexe) les caractéristiques de cette image au fur et à mesure que vous éloignez
l’objet de la lentille.
 Vous disposez d’un logiciel de figures d’optique animées. Retrouvez, en déplaçant l’objet à l’écran, la figure
correspondant à tous les cas mentionnés dans le tableau.
 Découpez la feuille annexe selon les pointillés et recoller, sur votre compte-rendu la construction graphique qui
correspond à ce qui est observé.
 Réaliser, sur le banc optique, les trois montages schématisés dans le tableau.
 Sur les trois schémas qui figurent dans le tableau, construire les trois rayons particuliers issus du point B de l’objet.
 Pouvez-vous répondre au problème posé ?
III. Localisation des images observées. Les formules de conjugaison.
Convention de signe :
Dans l’exemple ci-dessus :
OA
<0 et
'
OA
>0. Et :
AB
>0 et
'
'BA
<0.
B’
A
B
A’
O
Sens de propagation de la lumière
+
+

Les formules de conjugaison sont :
Celle donnant la position de l’image en fonction de celle de l’objet :
'
11
'
1OFOAOA 
Celle donnant la dimension de l’image par rapport à celle de l’objet : le grandissement .
OA
OA
AB
BA ' '' 
ATTENTION AUX SIGNES (ce sont des grandeurs algébriques) ET AUX UNITES !!!
Nous allons tenter de les vérifier en plaçant sur le banc d’optique, une source lumineuse, un objet AB (par ex une flèche)
orthogonal à l’axe optique principal, une lentille de vergence C= 8  et un écran.
 Localiser, quand c’est possible, la position des images avec l’écran, relever différentes positions de A et de A’, noter la
taille de l’image et établir le tableau de valeurs suivant :
OA
(m)
'
OA
(m)
1/
OA
(m-1)
1/
'
OA
(m-1)
'
'BA
(m)
'
'BA
/
AB
'
OA
/
OA
 Tracer 1/
'
OA
= f (1/
OA
) et en déduire la distance focale f’ =
'OF
de la lentille étudiée.
 Utiliser les formules de conjugaison pour prévoir la position et la taille des images qui ne peuvent être récupérées sur un
écran.
 Vérifier la validité de vos mesures et calculs par des schémas à l’échelle. 4 schémas sont demandés (à faire à la maison):
Echelle verticale : 1 dans tous les cas.
Echelle horizontale : 1 pour
OA
= -0,050 m. Echelle horizontale : 1 pour
OA
= -0,125 m.
Echelle horizontale :
5
1
pour
OA
= -0,200 m. Echelle horizontale :
5
1
pour
OA
= -0,300 m.
 Où placer l’objet pour avoir un fort grandissement ? Vérifier votre réponse avec le simulateur.
 Quelle est la position de l’objet qui permet d’obtenir une image dans le plan parallèle à la lentille et passant par F’ ?
En déduire une expérience permettant de mesurer la distance focale d’une lentille convergente.
Dessiner la construction associée.
Vérifier expérimentalement la distance focale de la lentille.

Annexe
On observe, à travers une lentille convergente, l’image de l’objet ci-dessous.
Selon la position de l’objet par rapport à la lentille, on voit différentes images qui sont représentées
dans la première colonne. Notez leurs caractéristiques.
Vous devez découper les constructions et les associer à l’image correspondante !!!
A DECOUPER 
Image observée à travers la
lentille selon la position de
l’objet
Caractéristiques
de l’image
Construction correspondante

T.P 01 spécialité IMAGES FORMEES PAR UNE LENTILLE MINCE CONVERGENTE
Liste du matériel :
- Dossier avec notices simplifiées des différents instruments d’optique.
- Une lentille convergente de vergence 8 dioptries.
- Une figurine servant d’objet.
- Un banc d’optique et ses accessoires ( lanterne , supports, écran).