tp03 : l`œil a la loupe objectifs : i. observation a l`œil nu

Terminale S / spécialité physique
A: Produire des images, observer
TP03 : L’ŒIL A LA LOUPE
OBJECTIFS :
Il s’agit de :
- Définir et calculer le diamètre apparent.
- Savoir que la loupe grossit car elle augmente le
diamètre apparent.
- Savoir utiliser et exploiter la notion de
grossissement.
- Lorsque l’image se forme à l’infini, cela
correspond à une observation sans fatigue pour
l’œil.
- Savoir qu’un oculaire utilisé sans fatigue pour
l’œil est une loupe où l’objet est placé sur F.
- Construire
l’image
d’un
objet
plan
perpendiculaire à l’axe optique situé à distance
finie.
- Déterminer la distance focale d’une lentille
convergente.
- Modéliser l’œil et d’étudier ses défauts
- Mesurer le diamètre apparent d’un objet vu à
travers une loupe.
I. OBSERVATION A L’ŒIL NU
1. Observer sans fatigue pour l’œil …
Fermer les yeux. Ouvrir les yeux et fixer un objet au loin.
Même expérience en fixant un objet proche.
Conclure.
2. Diamètre apparent d’un objet
le diamètre apparent d’un objet AB est l’angle α (rad) sous lequel
est vu cet objet.
B
Pour α petit, α ≈ tan α =
α
A
O
apparent de l’objet.
AB
OA
Pour distinguer les détails d’un objet la première chose à faire
consiste à approcher l’objet de l’œil. On augmente ainsi le diamètre
3. L’œil n’accommode pas
« L’œil réduit » ou œil emmétrope est constitué d’une lentille L0 et d’un écran.
L’é cran modélise la rétine et L0 le cristallin. La distance lentille (L0)-écran est fixe.
Rétine
Cristallin
Source lumineuse
Lentille
Objet lettre
Support
Support
Ecran
Support
Banc d'optique
On considère un oeil « normal »; s’il n’accommode pas, il voit nettement un objet situé à l’infini (Punctum
remotum). Dans ce cas son cristallin est une lentille convergente de + 3 δ. A quelle distance se trouve l’écran
de L0 ?
On réalise un objet à l’infini en plaçant entre l’œil et l’objet lumineux une lentille L1 (non représentée sur le
schéma) convergente à une distance de l’objet égale à sa distance focale.
A quelle distance se trouve la source lumineuse de L1?
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A-t-on une image nette sur la rétine ? Qu’observe -t-on si l’on déplace l’œil sur le banc d’optique ?
Calculer le diamètre apparent de l’ objet.
4. L’œil accommode
L’œil « normal »; accommode au maximum, son cristallin est alors une lentille convergente de + 8 δ. Pour
observer un objet à distance finie, on remplace la lentille L0 de vergence + 3 δ par une de + 8 δ. La distance
lentille (L0)-écran est fixe.
A quelle distance de l’objet doit -on placer l’œil pour avoir une image nette sur la rétine ? C’est le punctum
proximum.
Calculer le diamètre apparent de l’ objet.
5. Les défauts de l’œil
a. L’œil myope qui n’accommode pas, a son cristallin constitué d’ une lentille convergente de + 5 δ.
Replacer la lentille L1 pour observer un objet à l’infini.
Que peut-on dire de l’image sur la réti ne ? A l’aide d’un petit écran rechercher où se forme l’image de cet
objet à l’infini (en avant ou en arrière de la réti ne ?).
Quelle est la nature de la lentille qu’il faut accoler au cristallin pour que l ’image se forme sur la rétine ?
Donner la vergence de cette lentille.
b. L’œil hypermétrope qui n’accommode pas a son cristallin constitué d’une lentille convergente de + 2 δ.
Où se forme l’image d’un objet à l’infini ? (en avant ou en arrière de la rétine ?)
Quelle est la nature de la lentille qu’il faut accoler au cristallin pour que l’image se forme sur la rétine ?
Donner la vergence de cette lentille. Réaliser l’ex périence.
II. OBSERVATION A LA LOUPE
L
L0
B
E
F'
O
A
Œil modélisé
Réaliser le montage suivant : la lentille convergente L (la loupe) de vergence + 10 δ et l’œil modélisé.
On note A’B’ l’image de AB par L et A’0B’0 l’image de AB sur l’écran. Où doit-on positionner la loupe pour
une observation confortable de A’B’ . Rechercher la position de L donnant l’image sur E. Mesurer OA et
A’0B’0..
Schématiser le montage à l’é chelle 1/3 sur la feuille de papier millimétré. Tracer les rayons particuliers que
vous connaissez. Indiquer la position de A’B.
Déterminer le diamètre apparent α : angle sous lequel l’œil O voit l’objet AB.
Déterminer le diamètre apparent α’ : angle sous lequel l’œil O voit l’image A’B’ : α’ Théorique en fonction de
AB et f’ et α’ Mesuré en fonction de A’0B’0 et f’0.
Calculer le grossissement G de cette modélisation.
Le grossissement de la loupe est défini par :
G =α'.
α
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