Première S4, Évaluation n°1(corrigé), 04/10/2012 durée : 1h I

Première S4, Évaluation n°1(corrigé) , 04/10/2012 durée : 1h
I- Cours : Comparaison Πil-Appareil photographique ( 8 points )
L’œil et l’appareil photographique sont constitués des organes et éléments suivants cités dans le
désordre : nerf optique, rétine, capteur photosensible, iris, pupille, objectif, humeur aqueuse, corps
vitré, cristallin, cornée, diaphragme, déclencheur
1.
écran (rétine , capteur photosensible)
lentille convergente (cornée-cristallin, objectif)
diaphragme (iris-pupille, diaphragme)
2. Compléter : Lorsqu’un objet se rapproche d’une lentille convergente, son image se déplace dans le
même sens donc s’éloignede la lentille. L’œil forme une image réelle sur la rétine qui est fixe
donc le cristallin de l’œil doit se «bomber » pour diminuer sa vergence et ramener l’image sur
la rétine. Ce processus se nomme l’accommodation. Avec un appareil photographique, il faut
déplacer le capteur par rapport à l’objectifpour obtenir une image nette car l’objectifa une
distance focale constante.
II- La loupe du philatéliste ( 6,5 points)
Pour admirer les détails d’un timbre, un philatéliste utiliseune loupe de distance focale image f’= 5,0 cm.
Il observe le timbre de hauteur 2,0 cm et situé à 3,0 cm de la lentille. La loupe est représentée sur le
graphique en ANNEXE.
1. a) Comment s’appelle le point O? Exprimer et calculer la vergence de la lentille
O est le centre optique de la lentille ; C = 1/f’ = 1/0,050 = 20,0 
b) Placer les foyers F et F’ de la lentille sur le graphique
F et F’ sont à 5,0 cm de O sur le graphique
c) Placer et tracer le segment AB perpendiculaire à l’axe optique (avec A sur l’axe) et
représentant le
timbre (B au dessus ou en dessous de l’axe)AB long de 2,0 cm sur le graphique
2. a) Tracer les trois rayons lumineux caractéristiques, issus du point B et traversant la lentille.
b) Déduire le tracé de l’image A’B’ du segment AB.
c) Indiquer la nature de l’image; peut-on la voir sur un écran ?
image A’B’ virtuelle puisque l’image B’ de B est située à l’intersection des prolongements des
rayons émergents et se trouve avant le foyer objet ; A’B’ ne peut pas se former sur un écran
d) Exprimer et calculer le grandissement de la loupe pour cette observation.
Relativement à un axe orienté perpendiculaire à l’axe optique, on mesure sur le graphique:
A'B'
≈ +5 cm avec
AB
= +2 cm donc=
A'B '
AB
≈
5
2
≈ +2,5 (sans unité !)
remarques : La valeur de est indépendante de l’échelle choisieet du sens de l’objet!
si B placé au dessous de l’axe, B’ également, alorsà l’échelle 1:
A'B'
≈ -10 cm,
AB
= -4 cm
Complément : Détermination du grandissement par le calcul :
1
OA'
-
1
OA
=
1
OF'
;=
OA'
OA
;
OA
= -3,0 cm ;
OF'
= +5,0 cm
1
OA'
=
1
OA
+
1
OF'
=
1
3,0
+
1
5,0
= -
2
15
;
OA'
=
15
2
= -7,5 cm ;=
7,5
3, 0
= +2,5

III-Photographie d’une fleur( 5,5 points)
Une fleur est photographiée avec un appareil argentique. L’objectif de l’appareil est assimilable à une
lentille mince convergente de centre optique 0 et de vergence C = 20 .
1. L’image qui se forme sur la pellicule est-elle renversée ou droite ?
Image renversée car réelle (se forme sur la pellicule ou film)
2. La fleur est située à 30 cm de la lentille. On désigne par A le point de la fleur situé sur l’axe optique
et A’ son point image conjuguée.
a) Donner la mesure algébrique
OA
; exprimer et calculer
OF'
.
placer A, O, A’,les foyers F, F’ sur l’axe optique orienté; schématiser la lentille (utilisée
comme axe vertical orienté) +
-
OA
= -30 cm ;
OF'
= 1/C = 1/20 = 0,050m = 5,0 cm
b) En utilisant la relation de conjugaison, déterminer
OA'
1
OA'
-
1
OA
=
1
OF'
;
1
OA'
=
1
OA
+
1
OF'
A.N.
1
OA'
= -
1
30
+
1
5,0
=
5
30
cm-1 ;
OA'
=
30
5
= 6,0 cm
3. La hauteur de la fleur étant de 8,0 cm, déterminer la hauteur de son image sur la pellicule.
=
A'B'
AB
=
OA'
OA
donc
A'B'
=
AB
x
OA'
OA
;
A'B'
= 8,0 x
6,0
30
= -1,6 cm
O
loupe
Sens de propagation
de la lumière
Fx x F’
A
B
B’
A’
- A F O F’ A’ +
x x x
x