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Zitiervorschau

Exercice 1 (3 points) L'œil réel est modélisé par trois éléments. 1.1. Citer les trois éléments qui constituent l'œil réduit. 1.2. Quels sont les constituants de l'œil qui correspondent à ces trois éléments ? 1.3. Quel est le rôle de chaque élément ? 1.4. Schématiser un œil réduit avec ces trois éléments sans oublier de le légender. Exercice 2 (3 points) Une fleur de taille 5,0cm est photographiée à travers un objectif assimilé à une lentille mince convergente. La largeur de la pellicule est L=36mm. 2.1. Que peut-on dire des caractéristiques de l'image par rapport à l’objet ? 2.2. Donner l’expression littérale du grandissement γ (gamma) qui permet à l'image de la fleur d'occuper toute la largeur de la pellicule. Le calculer. Exercice 3 (6 points) Une lentille convergente de distance focale f’=3,0cm donne d'un objet de taille

, situé à

une distance OA=8,0cm, une image A'B'. L'objet AB est perpendiculaire à l'axe optique () et A est sur (). 3.1. Exprimer et calculer la vergence de cette lentille. 3.2. Ecrire la relation permettant de calculer la position de l'image. En déduire l’expression littérale de

puis calculer sa valeur.

3.3. Quelle relation permet de prévoir la taille de l'image ? Donner son expression littérale puis calculer sa valeur.

Exercice 5 (8 points) 5.1. Construire graphiquement l'image A'B' de l'objet AB qui a une taille de 2,5cm et qui est orienté vers le haut par une lentille convergente de distance focale de 15,0cm dans les deux situations suivantes : Situation n°1 : objet situé à 30,0cm avant la lentille.

1cm 5cm

Situation n°2 : objet situé à 10,0cm avant la lentille.

1cm 5cm

Attention, l'objet AB est plan et perpendiculaire à l'axe optique. Le point A est situé sur l'axe optique.Pensez à justifier chaque construction ! 5.2. En déduire les caractéristiques de A'B' dans les deux situations. 5.3. Quel est l'intérêt de la situation n°2 ?

Exercice 6 (7 points) Un élève souhaite déterminer expérimentalement la distance focale d'une lentille convergente. Vous avez ci-dessous les valeurs mesurées pour différentes positions de l’objet et de l’image : (cm) (cm)

-20,0 33,3

-30,0 21,4

-40,0 18,2

Un logiciel de tracé de courbes a permis de représenter

-50,0 16,7

-60,0 15,8

en fonction de

-80,0 14,8 .

6.1. Modéliser la représentation graphique et déterminer l'équation de la droite modélisée. 6.2. Rappeler la 1ère loi de conjugaison d'une lentille convergente. 6.3. Comparer l'équation du modèle expérimental et la 1ère loi de conjugaison pour déterminer la vergence C de la lentille convergente. 6.4. En déduire la distance focale

de la lentille.

Correction

Exercice 1 1.1 L’œil réduit est constitué d’un diaphragme, d’une lentille convergente et d’un écran. 1.2 Les constituants de l’œil sont respectivement l’iris, le cristallin et la rétine. 1.3 L’iris permet de réguler la quantité de lumière qui pénètre dans l’œil, le cristallin est une lentille convergente qui permet de former une image de l’objet visualisé, la rétine se comporte comme un écran sur lequel se forme l’image. 1.4 En physique on peut utiliser un modèle simplifié de l'œil que l'on appelle l'œil réduit qui est constitué comme on l’a vu précédemment : - d’un diaphragme (a), - d'une lentille convergente (b) de distance focale variable, - d'un écran (c) sur lequel doit se former une image nette. c

a b

O

Exercice 2 2.1 L’image se forme sur la pellicule, c’est une image réelle, dans cette situation l’objet et l’image sont renversés l’un par rapport à l’autre. De plus, la dimension de la pellicule est petite par rapport à la fleur, donc l’image est plus petite que l’objet. '

A' B 2 .2 Par définition :   avec AB = 5,0 cm (taille de l’objet), A’B’ = -L = - 36 mm = - 3,6 cm (taille AB de l’image) AN : γ = - 0,72. Exercice 3 3.1 Soit C la vergence de la lentille C =

1 1 = = 33 δ ' f 3,0  10 2

3.2 La relation permettant de calculer la position de l’image est : OA’ =

(2 chiffres significatifs)

1 1 1   OA' OA f '

OA  f '  8,0  10 2  3,0  10 2 = = 4,8 × 10-2 m = 4,8 cm. 2 2 '  8,0  10  3,0  10 OA  f '

OA ' A' B 3.3 La taille de l’image est A’B’. Elle est donnée par la loi de conjugaison :   = OA AB OA '  AB 4,8  10 2  1,5  10 2 D’où : A’B’ = = = -9,0 mm = -9,0 cm.  8,0  10 2 OA Exercice 5

5.1

Tout rayon incident parallèle à l’axe optique émerge en passant par le point focal image F’. Tout rayon incident qui passe par le centre optique O n’est pas dévié. Situation n°1 : objet situé à 30,0cm avant la lentille.

L B

1cm 5cm

F

O

F’

A’

A

B’

Situation n°2 : objet situé à 10,0cm avant la lentille. B’ 1cm 5cm

L B

F A’

O

F’

A

5.2 Situation 1 : l’image est aussi grande que l’objet (│γ│=1), elle est renversée (γ< 0) et réelle. A’B’ = - 2,5 cm ; OA’ = 30,0 cm. Situation 2 : l’image est plus grande que l’objet (│γ│>1), elle est droite (γ > 0) et virtuelle. A’B’ = 7,5 cm ; OA’ = - 30,0 cm. 5.3 La lentille convergente se comporte comme une loupe.

Exercice 6 6.1 On trace la droite correspondante. N

M

1

L’équation est de la forme y = a×x + b soit dans notre cas : avec a coefficient directeur de la droite et b ordonnée à l’origine.

OA

'

=a×

1 +b OA

Pour le calcul de a, on choisit 2 points sur la droite dont on indique les coordonnées en pointillés. Par exemple M (-6,0 ; 2,0) et N (-3,0 ; 5,0) Calcul de a :

a=

– –

= 1,0

Le coefficient directeur est égal à 1.

On peut donc écrire :

1 OA

6.2 Relation de conjugaison :

1 1 1   OA' OA f '

6.3 A partir de la relation de conjugaison, on peut écrire :

1 1 1   OA' OA f '

On en déduit donc par analogie que b représente la vergence de la lentille C = 8,0 δ. 1 1 6.4 f’ = = = 0,13 m soit 13 cm. C 8,0

'

=

1 + 8,0 OA