tp formation d`images sur un ecran

TSI 16-17 TP FORMATION D'IMAGES SUR UN ECRAN
On dispose d'un banc d'optique, d'une source lumineuse fixe liée à une lettre objet (P), d'une lentille mobile
(f'=12,5cm), d'un écran mobile. La vergence V = 1/f’ est indiquée sur la monture des lentilles.
La visualisation d'une image sur un écran n'est possible que si celle-ci est réelle : ce sera le cas dans ce TP.
Il faut placer l'écran de manière à obtenir un aspect net de l'image.
Vous estimerez expérimentalement la largeur de la plage de netteté.
1. Préliminaire : reconnaître le caractère convergent ou divergent d’une lentille f’ = +/- 125 mm ; V = +/- 8
a) Examinez les bords : suivant qu’ils sont épais ou minces, déterminez la nature de la lentille.
b) Observez à travers la lentille un objet situé à grande distance : suivant que l’image est droite ou renversée,
déterminez la nature de la lentille.
Faites une construction pour justifier votre observation.
c) Effet loupe : regardez à travers la lentille un objet placé près de la lentille : suivant que l’image est plus
petite ou plus grande, déterminez la nature de la lentille.
Faites une construction pour justifier votre observation.
2. Méthode d’autocollimation / lentille convergente (15 minutes)
a) Pour que l’image soit à l'infini à l'aide d'une lentille, où doit se trouver l'objet?
b) Coller un miroir plan derrière la lentille, déplacer la lentille jusqu'à ce que l'image
(par la lentille, le miroir, la lentille) se trouve dans le même plan que l'objet.
Montrer que c’est le cas si l'objet est au foyer objet de la lentille.
Faire une construction.
c) En déduire une méthode de mesure de la distance focale d’une lentille convergente.
miroir
3. Méthode d’autocollimation / lentille divergente (exercice)
a) Montrer que la vergence de deux lentilles accolées (c'est-à-dire dont les centres optiques sont quasiment
confondus) est égale à la somme des vergences des lentilles.
b) En déduire comment appliquer la méthode d’autocollimation pour mesurer la focale d’une lentille
divergente
4. Mesure de la distance focale par la méthode de Bessel (lentille cv)
Pour une distance donnée L entre un objet réel et son image réelle, il existe deux positions possibles de la lentille
pour que l’image se forme sur l’écran.
Démonstration :
On pose = p et = + AA’ = L + p
On part de - 1/ = 1/f’ on en déduit l’équation vérifiée par p : p2 + L.p + f’.L = 0
Le discriminant est = L2 – 4 f’L ;
si >0 l’équation admet deux racines : p1 = (-L/2) + /2 et p2 = (-L/2) - /2 d’où (p2-p1 )² =  = L2 – 4 f’L
a)Faire deux constructions.
b) pour f’ = 12,5 cm, vérifier expérimentalement les deux valeurs de l’abscisse de la lentille
c) dans quel cas l'image est-elle la plus grande?
d) montrer que, si f’ est inconnue, la mesure de p1 et p2 permet de déterminer f’
d) Quelle est la distance minimale D possible ? Que vaut alors le grandissement ? En déduire une méthode de
mesure de f' .