TP- FOCOMETRIE Mode d’emploi I. Méthode des points conjugués 1. Principe : En connaissant la position de l’objet et de son image obtenue par la lentille, on peut déterminer la distance focale de la lentille à l’aide de sa relation de conjugaison : ̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅ 𝑂𝐴 ̅̅̅̅ ̅̅̅̅ 𝑂𝐴 Figure 1 : Simulation : Méthode des points conjugués 2. Manipulation a. Vérification de la relation de conjugaison d’une lentille convergente Faire varier la position de l’objet ̅̅̅̅ (déplacer le curseur) puis noter la position de l’image ̅̅̅̅’. Refaire la mesure plusieurs fois. Comparer la différence des rapports 1/̅̅̅̅̅ et 1/̅̅̅̅ pour les différentes mesures par rapport à 1/f’ où f’ est la distance focale de la lentille. Conclure. Figure 2 : Simulation : Vérification de la relation de conjugaison Vidéo : Vérification de la relation de conjugaison b. Détermination de la distance focale d’une lentille convergente On peut faire varier grâce au curseur: La vergence de la lentille La position de l’écran La position de l'objet Le réglage de la netteté de l’image. Faire varier la position de l’objet (̅̅̅̅) et pour chaque mesure noter la position image (̅̅̅̅’) Tracer la variation du rapport 1/̅̅̅̅̅ en fonction du rapport 1/̅̅̅̅. Le point d’intersection de cette courbe avec l’axe des ordonnées correspond à la vergence de la lentille, d’où la distance focale. Vidéo : Méthode des points conjugués II. Méthode de Bessel 1. Principe : Il existe deux positions de la lentille donnant une image nette. L’écran est suffisamment éloigné de l’objet (D>4f’). Soit D la distance entre l’objet et l’écran et d la distance entre les deux positions de la lentille donnant une image nette. En utilisant la relation de conjugaison, on montre que : 2. Manipulation Placer l’écran assez loin de l’objet. Soit D la distance entre l’objet et l’écran (cette distance doit être supérieure à 4 fois la distance focale de la lentille). Placer la lentille près de l’objet Déplacer la lentille vers l’écran jusqu’à obtenir une image nette Noter la position d1 de la lentille Déplacer la lentille de manière à obtenir une deuxième image nette Noter la deuxième position d2 de la lentille Soit d la distance entre les deux positions d=d2-d1 La distance focale est donnée par : d1 D d2 Figure 3 : Simulation : Méthode de Bessel Vidéo : Méthode de Bessel III. Méthode d’auto-collimation 1. Principe Lorsque l’objet est dans le plan focal objet de la lentille, son image est à l’infini. Les rayons traversent la lentille parallèlement à l’axe optique et arrivent donc sous incidence nulle sur le miroir. Ils sont donc réfléchis sur eux-mêmes c’est-à-dire parallèlement à l’axe. Puis, comme la lumière a changé de sens, après traversée de la lentille, les rayons convergent donc au foyer image qui coïncide avec le foyer objet. On a donc f’=D. D est la distance entre l’objet et la lentille. 2. Mode d’emploi Réaliser l’auto-collimation sur la lentille étudiée : On accole un miroir à la lentille faire varier la position de l’ensemble lentille-miroir jusqu’à l’obtention d’une image nette et renversée sur l’écran (l’image est à la même position que l’objet) f’=D Simulation + Vidéo auto-collimation: En cours de préparation ---------------------------------------------------------------------------------------------------