Focométrie I Méthode d`autocollimation II

Lycée Jean Perrin - Classe de TSI 1 E. VAN BRACKEL
TP de Physique-Chimie
TP - OG
2
Focométrie
Point sécurité
II Méthode de Bessel
Les lampes, après une utilisation prolongée, deviennent très chaudes : faites donc attention
en les manipulant. D’autre part les instruments d’optique sont fragiles, prenez-en soin.
1) Formule de conjugaison
Enfin, ne mettez PAS vos doigts sur les lentilles.
Objectifs :
Théorie : Considérons un objet dont on veut faire l’image sur l’écran. En supposant la
distance objet-écran L fixe, déterminer la/les position(s) possible(s) de la lentille. On mon• Savoir estimer rapidement / mesurer précisément la vergence d’une lentille conver- trera que dans le cas où deux positions sont possibles, la distance d entre ces deux positions
est telle que
gente
• Appliquer une utilisation astucieuse d’une combinaison de lentilles
L2 − d2
f0 =
4L
La focométrie consiste à mesurer la distance focale d’une lentille, qu’elle soit convergente
ou divergente. Elle est associée à la notion de formation d’images étudiée dans le TP précédent, dans le cas d’une lentille convergente (objet des parties 1 à 3). Pour une lentille
divergente, les mêmes techniques ne pourront être employées, comme on ne peut pas for2) Détermination d’une distance focale inconnue
mer d’image réelle ! Le but premier du TP est de pouvoir comparer différentes méthodes
de mesure d’une même grandeur physique, où l’on évalue les incertitudes afin de savoir
laquelle peut être la plus précise.
C’est à vous !
• En plaçant l’écran à une distance suffisamment grande de l’objet (la source
I Méthode d’autocollimation
lumineuse + F) dont on veut faire l’image, repérer les deux positions possibles de la lentille telles que l’image soit nette à l’écran. Si jamais aucune
Dans tout ce qui suit, on s’aidera d’un banc d’optique pour s’assurer des mesures correctes
position n’est obtenue, reculer davantage l’écran. En déduire la distance
de longueurs.
focale.
• A l’aide du logiciel GUM (ouvrir le fichier Bessel.gum2), estimer l’incertitude
C’est à vous !
sur la distance focale.
A partir des connaissances acquises au TP précédent, proposer une méthode simple
utilisant une lentille convergente de vergence inconnue et un miroir, permettant
de retrouver sans aucun calcul la distance focale de la lentille. Estimer l’incertitude
3) Amélioration des incertitudes (si temps)
qui entache la mesure.
Bien souvent il est astucieux de réitérer des mesures afin d’améliorer les incertitudes sur la
On donne le résultat suivant, pour estimer l’incertitude type élargie avec un niveau de valeur d’intérêt. Ici on exploite le fait qu’une relation doit être vérifiée en plusieurs points.
confiance de 95% :
xmax − xmin
√
∆x =
C’est à vous !
2 3
Réitérer l’expérience pour au moins 5 valeurs de L (espacées d’environ 20 cm),
L2 − d2
où les positions correspondent aux deux valeurs extrêmes de la lentille telles que l’image
puis tracer le graphique A = f(L) où A =
, et effectuer un ajustement
est nette.
4
linéaire. Appeler le professeur !
On écrira finalement le résultat sous la forme f = x ± y cm
1
TP - OG 2. FOCOMÉTRIE
III
Méthode de Silbermann
Ecran
Le calcul de la section précédente montre qu’il existe une distance L telle qu’il n’y a qu’une
position possible de la lentille où l’image est nette. Que vaut alors la distance entre l’image
et l’objet ?
F
S
C’est à vous !
Déterminer expérimentalement cette configuration. On procèdera par déplacements successifs de l’écran et de la lentille. En déduire la distance focale en
évaluant les incertitudes.
2)
Bilan : récapituler les trois valeurs de distance focale obtenues par ces méthodes, avec les
incertitudes. Laquelle semble donner la valeur la plus précise ?
IV
Détermination de la distance focale
C’est à vous !
Déterminer un protocole expérimental permettant la mesure de la distance focale
d’une lentille divergente, faisant intervenir une association de lentilles.
Mesure de la distance focale d’une lentille divergente
1)
O
Association de lentilles
A faire pour mercredi prochain
Théorie : A l’aide de la formule de conjugaison, montrer que l’association de deux lentilles accolées de vergence différentes V1 et V2 est équivalente à une lentille de vergence
V3 = V1 + V2 .
Rédiger un compte-rendu en n’oubliant pas de répondre aux deux points Théorie.
2
E. VAN BRACKEL