OPTIQUE GÉOMÉTRIQUE Exercices et Applications SIMULATIONS

OPTIQUE GÉOMÉTRIQUE
Exercices et Applications Eclipse à Chéraute
SIMULATIONS D'OPTIQUE GÉOMÉTRIQUE
http://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/gtulloue/optiqueGeo/lentilles/lentille_mince.html
1. LENTILLES MINCES:
1.1.UTILISATION COMME L'OBJECTIF D'UNE LUNETTE OU D'UN APPAREIL PHOTO
POUR FORMER UNE IMAGE:
1.2.UTILISATION POUR OBTENIR UNE IMAGE AGRANDIE DE L'OBJET (LOUPE):
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DOCUMENTATION : OEIL HUMAIN
http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Schematic_diagram_of_the_human_eye_fr.svg
MODÈLE OPTIQUE DE L'ŒIL
PROPRIÉTÉS OPTIQUES MOYENNES DE L'OEIL HUMAIN:
L'œil peut être réduit à un système centré dont les caractéristiques suivent :
•distance focale image : +22 mm
•distance focale objet : -17 mm
•distance (foyer objet → face antérieure de la cornée) : +15 mm
•donc distance (face antérieure de la cornée → plans principaux) : +2 mm
•donc distance (face antérieure de la cornée → rétine) : +24 mm
•rayon de courbure : +6 mm
•puissance : D = +60 δ
•indice de réfraction : n = 1,337
•accommodation : AC = 6,667
•minimum séparable : αmin = 1'
SIMULER UN OEIL HUMAIN NORMAL, MYOPE, HYPERMÉTROPE .
http://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/gtulloue/optiqueGeo/lentilles/lentille_mince.html
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Structures
cornée 1,38
humeur aqueuse - - 1,34
cristallin 1,41
humeur vitrée - - 1,34
Rayon de
courbure antérieur
Rayon de
courbure postérieur
Indice de
réfraction
7,8 mm 6,8 mm
10 mm 6 mm

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QUELQUES EXPÉRIENCES
Préambule technique :
(Exp. Laser/LampeDynLED-Blanche+eau+fluoresceine puis Eau+sel)
VOIR EAU+NITRATE AMMONIUM(TR.S ENDOTHERMIQUE)AU FOND=>COUCHE FROIDE AU FOND.
*LA FLUORESCEINE COMME FLUORINE(CaF2)EST FLUORESCENTE AUX UV .
MAIS AUSSI En LUMI.RE BLEUE ET BLANCHE.
(Pas en rouge:laser...)Par contre, le sel en solution aqueuse diffuse bien le rouge.
DONC MANIP EAU+SEL . SATURATION M.LANG. (RAYON R.FRACT., R.FL.CHI)
(Exp. Laser/LampeDynLED-Blanche+eau+fluoresceine puis Eau+sel)
VOIR EAU+NITRATE AMMONIUM(TRÈS ENDOTHERMIQUE)AU FOND=>COUCHE FROIDE AU FOND.
ON VIT TRÈS BIEN LES DÉVIATIONS SUCCESSIVES AU NIVEAU DE CHAQUE BLOC DE CRISTAUX DE NITRATE
D'AMMONIUM EN DISSOLUTION RAPIDE.
MANIP EAU+SEL . SATURATION D.CANT. POUR EFFET MIRAGE.
**Le Mirage sup.rieur:On voit des objets invers.s au dessus de la ligne de vis.e.
http://tpemiragesg3.free.fr/superieurs.htm
Le mirage sup.rieur appara.t lorsque les couches d?air pr.s du sol sont plus froides que les couches d?air sup.rieure
s. Cet .v.nement est particuli.rement visible en hiver ou au printemps lorsqu?un vent chaud souffle du sud. En effet a
lors que les couches d?air sup.rieures sont r.chauff.es gr.ce . ce vent, les couches d?air inf.rieures de l?atmosph.re
, elles, restent froides . cause de la pr.sence de la neige. On les retrouve fr.quemment dans les r.gions polaires ou
en mer lorsque la temp.rature de l?eau est plus faible que celle de l?air.
**Le Mirage inf.rieur:on voit des objet invers.s en dessous de la ligne d'horizon.
http://tpemiragesg3.free.fr/inferieurs.htm
Le mirage inf.rieur est un ph.nom.ne se produisant lorsque les rayons du soleil chauffent fortement le sol, r.chauffan
t . son tour l?air situ. juste au dessus de lui. Une couche d?air infiniment mince se forme alors et sa temp.rature di
minue . fur et . mesure que l?on s?.loigne du sol : on dit que le gradient thermique est n.gatif. Moins il y a de vent
, plus ces couches d?air sont marqu.es.
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1. INTRODUCTION PAR LA VISUALISTION DES RAYONS RÉFLÉCHI ET RÉFRACTÉ
(CUVE AVEC FLUORESCÉINE DANS L'OBSCURITÉ, LASER, BRUMISATEUR, CRAIE SEL: VARIATION
D'INDICE)
OBJECTIFS : montrer de façon qualitative les lois de Snell-Descartes et l’influence de l’indice de réfraction n.
Figure 1 :
En ajoutant progressivement du sel dans l'eau on
observe le changement de déviation de rayon réfracté
alors que le rayon réfléchi ne bouge pas. Ceci montre
que l'angle du rayon réfracté est bien fonction d'une
différence de caractéristique des deux milieux :
l'indice n.
On peut en début de manip (avant de mettre du sel)
calculer une valeur approchée de l'indice de l'eau.
ATTENTION LA FLUORESCEINE EST
FLUORESCENTE AU BLEU ET AUX UV.
DONC, PAS AUX LASERS ROUGES UTILISÉS
COURAMMENT.
IL FAUDRA UTILISER UNE LAMPE À LED BLANCHES À
FAISCEAU TRÈS DIRECTIF, À DÉFAUT DE LASER BLEU
FORT COUTEUX.
EAU + SEL POUR BIEN DIFFUSER LE FAISCEAU LASER
ROUGE .
Ensuite, chauffer l'aquarium et en même temps disposez les
glaçons à la surface de l'eau de manière à ce que la température à
la surface soit très froide et au fond très chaude pour obtenir une
importante différence thermique (la manipulation doit donc être
rapide)
Eau + Fluoresceine +sel ((C)Divoux)
**Fluorescence et Fluor :
http://www.mnhn.fr/mnhn/geo/glossaire/fresult.htm
Fluorescence - n. f. - Propriété que possèdent certains corps de transformer la lumière qu'ils reçoivent en radiations lumineuses de
plus grande longueur d'onde.
Elle se distingue de la phosphorescence en ce que la production de lumière intervient immédiatement ou rapidement après
l'excitation.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Fluorescence
*La fluoresc.ine (C20H10N2O5 ou 3H-xanthene-3-one)(...)verte-fluo vue par r.flexion de la lumi.re du jour, émet une lumière
réfléchie de fluorescence lorsqu'elle est excitée sous les ultraviolets . 530 nm de longueur d'onde. Elle est naturellement produite en
très petite quantité par différents organismes vivants.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Fluoresc%C3%A9ine
*La fluorine (fluorite en anglais, . ne pas confondre avec le terme fluorine qui dans la même langue signifie fluor) est un minéral
connu depuis l'antiquité.
Son nom usuel dans l'industrie est spath fluor. Il est composé de fluorure de calcium, CaF2. Il possède une structure
cristalline cubique ;
Comme tous les minéraux contenant du calcium, il colore la flamme d'un orange-rouge caractéristique.
Fluorescence ultraviolet:oui; Indice de réfraction: n=1.433-1.435 ; http://fr.wikipedia.org/wiki/Fluorine
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Figure 2 :
On montre ici que l'indice de réfraction d'un mileu
peut varier de façon continue. On explique de cette
façon les mirages.
C. Divoux
**LE MIRAGE SUPÉRIEUR(FROID): ON VOIT DES IMAGES SOUVENT INVERSÉES AU DESSUS DES OBJETS
http://tpemiragesg3.free.fr/superieurs.htm
Le mirage supérieur apparaît lorsque les couches d’air près du sol sont plus froides que les couches d’air
supérieures. Cet évènement est particulièrement visible en hiver ou au printemps lorsqu’un vent chaud
souffle du sud. En effet alors que les couches d’air supérieures sont réchauffées grâce à ce vent, les
couches d’air inférieures de l’atmosphère, elles, restent froides à cause de la présence de la neige. On les
retrouve fréquemment dans les régions polaires ou en mer lorsque la température de l’eau est plus faible
que celle de l’air.
**LE MIRAGE INFÉRIEUR(CHAUD)): ON VOIT DES IMAGES SOUVENT INVERSÉES EN DESSOUS DES OBJETS.
http://tpemiragesg3.free.fr/inferieurs.htm
Le mirage inférieur est un phénomène se produisant lorsque les rayons du soleil chauffent fortement le
sol, réchauffant à son tour l’air situé juste au dessus de lui. Une couche d’air infiniment mince se forme
alors et sa température diminue à fur et à mesure que l’on s’éloigne du sol : on dit que le gradient
thermique est négatif. Moins il y a de vent, plus ces couches d’air sont marquées.
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