TP5 I- Les lois de Snell Descartes

TP5
Objets et images
Matériel :
Objectifs :
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I-
Observer le phénomène de réexion totale.
Former une image.
Eclairer un objet de manière adaptée.
Estimer l'ordre de grandeur d'une distance focale.
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Disque optique,
banc optique, source de lumière blanche, écran blanc,
objet (lettre d), verre dépoli, diapositive,
miroir plan,
lentilles f 0 = +100 mm, f 0 = +300 mm, f 0 = −300 mm,
Diaphragmes.
Les lois de Snell Descartes
Nous allons travailler dans cette première partie avec les disques optiques.
Loi de la réfraction :
Réglez le zéro de déviation en ajustant la position de la source :
En utilisant la loi de réfraction de Snell-Descartes, déterminer l'indice optique du plexiglas.
Réaliser :
- utilisation adaptée du matériel
Analyser :
- concevoir un protocole expérimental .
Analyser :
- proposer un stratégie pour réponde à
une problématique.
Observez à l'aide du disque optique le phénomène de réexion totale.
- exploiter des mesures.
Déterminer expérimentalement l'angle limite de réexion totale et comparer sa valeur à la - confronter un modèle à des résultats
valeur théorique.
expérimentaux.
Réexion totale :
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II-
Image réelle par une lentille convergente
Pour tous vos schémas de construction de l'image d'un objet par le système optique, vous prendrez un objet de taille
AB = 1 cm.
Placer la lentille de focale +100 mm à 13 cm de l'objet (lettre d).
Rechercher l'image sur l'écran.
Représentez vos résultats sur une construction graphique à l'échelle 1 cm pour 4 cm.
Observez l'eet d'un diaphragme posé sur la lentille. Justiez vos observations.
Relever avec précision les positions de l'objet, de la lentille et de l'écran. Vériez que les
positions de l'objet et de l'image correspondent à la loi de conjugaison de Descartes :
Réaliser :
- mettre en oeuvre un protocole
Analyser
- confronter un modèle à des résultats
expérimentaux.
1
1
1
=
−
0
0
f
OA
OA
Mesurez la valeur du grandissement transversal γ et comparez le à la valeur théorique :
γ=
A0 B 0
OA0
=
AB
OA
Problématique : projecteur de diapositive
Analyser :
- proposer une stratégie pour répondre
On souhaite modéliser un projecteur de diapositive à l'aide d'une lentille convergente. En utili- à une problématique.
sant le matériel à votre disposition, projeter l'image la plus grande et la plus nette possible de - évaluer l'ordre de grandeur d'un phéla diapositive.
nomène et de ses variations.
Vous répondrez aux questions suivantes :
Comment éclairer correctement la diapositive ?
Quelle lentille utiliser (grande focale/ petite focale ?)
Où placer la lentille par rapport à l'objet ?
Comment optimiser la netteté de l'image ?
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III-
Analyse rapide d'une lentille
Détermination rapide du caractère convergent ou divergent d'une lentille :
Observez un texte à travers les diérentes lentilles à votre disposition.
En déduire une technique rapide de détermination du caractère convergent ou divergent de
la lentille.
Justiez ces résultats en complétant les représentations graphiques suivantes :
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Analyser :
- justier un protocole expérimental.
Valider :
- conrmer un hypothèse, une information.
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Détermination rapide de la focale d'une lentille convergente :
L'objet sera la lumière au plafond. Cet objet pourra être considéré comme étant à l'inni
pour la lentille. Où se forme alors l'image par la lentille convergente ?
Faire l'image du néon sur votre table à l'aide des lentilles convergentes. En déduire une
valeur approchée de leur distance focale. Justier.
Autocollimation :
Analyser :
- justier un protocole expérimental.
Valider :
- exploiter des observations, des mesures.
- analyser les résultats de manière critique.
Pour déterminer plus précisément la focale d'une lentille on utilise plus couramment la méthode
de l'autocollimation.
Placer la lentille convergente de focale 100 mm sur le banc optique face à l'objet (lettre d).
Accoler un miroir derrière la lentille.
Rechercher l'image formée telle qu'elle se forme dans le même plan que l'objet.
Mesurer alors la distance objet/lentille. Elle doit correspondre à la distance focale f 0 de la
lentille.
Justiez cette observation en complétant la représentation graphique suivante :
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