46 visiteurs
35120 membres

facebook
youtube
patreon

Cours de physique-chimie tous niveaux

Vous êtes sur la page : Agrégation/Capes > Capes : montages de physique > capes-physique-montage-3-lentilles


Oubli mdp ?

Inscription

flèche de retour


CAPES-Montage physique n°3 :
Etude expérimentale portant sur les lentilles minces, applications

Pour rechercher un mot dans la page, utilisez la fonction de votre navigateur
(Ctrl + F)

Introduction :

Un lentille est un milieu transparent limité par deux dioptres dont l'un au moins est sphérique.
Les lentilles minces sont définies par e < abs(R1), e < abs(R2) et e < abs(R1 - R2) si e est l'épaisseur entre les deux dipotres.
Il existe plusieurs types de lentilles minces, les convergentes et les divergentes. Ces lentilles sont (ou étaient) utilisées dans de nombreux d'instruments d'optique.

I Etude qualitative : caractéristiques des lentilles :

1) Existence du foyer principal image :

Foyer principal image

2) Existence du centre optique :

Centre optique

3) Existence du foyer principal objet :

Foyer principal objet lentille convergente

Foyer principal objet lentille divergente

4) Les aberrations

a. Les aberrations géométriques :

Montage pour observer les aberrations géométriques

Si le diaphragme se situe avant la lentille, on observe une distorsion en barillet :

Aberration en barillet

Si le diaphragme se situe après la lentille, on observe une distorsion en coussinet :

Aberration en coussinet

b. Les aberrations chromatiques :

Montage pour observer les aberrations chromatiques
  • On place le filtre rouge, on fait la mise au poitn en déplaçant l'écran.
  • On le remplace par le filtre bleu, l'image devient alors flou. Mais si on rapproche l'écran, on peut obtenir une image nette :
    Cl : On a f'bleu < f'rouge : les rayons bleus convergent plus vite que les rayons rouges (formule de Cauchy).

II Etude quantitative : détermination de la distance focale f' d'une lentille :

1) Par autocollimation :

Expérience :

Montage expérimentale de l'autocollimation
  • Le condenseur a pour rôle de condenser les rayons (comme son nom l'indique).
  • On déplace l'ensemble lentille-miroir de façon à obtenir une image F' renversée sur l'objet.
  • A ce moment, la distance entre l'objet et la lentille représente la distance focale de celle-ci.
  • Remarque :
    L'incertitude sur la mesure est définie par la plage de déplacement qui offre une image nette.

2) Par la méthode de Bessel :

Expérience :

Méthode de Bessel

Calcul de la distance focale :

Pour une distance objet-écran, il existe deux positions de la lentille qui donnent une image nette sur l'écran.

Calcul distance focale

Calcul d'incertitude :
Pour celui-ci, je me suis inspiré de ce document.

Calcul d'incertitude

2) Par une méthode graphique :

On prend, pour une position de l'objet, la position de l'image. On trace 1/OA' = f (1/OA) avec différentes positions d'objet.

Méthode graphique

Quand 1/OA = 0 alors 1/OA' = 1/f'

En conclusion :

On comparera les trois méthodes ci-dessus.

III Modélisation de l'oeil :

Expérience :


Modélisation de l'oeil

On modélise différents types d'oeil (différentes maladie) en changeant la lentille.

Oeil normal :

Les rayons convergent sur la lentille.

Oeil myope :

Les rayons convergent avant la lentille, on corrige la maladie en associant une lentille divergente.

Oeil hypermétrope :

Les rayons convergent après la lentille, on corrige la maladie en associant une lentille convergente.

Conclusion :

Les lentilles sont surtout utilisés dans divers appareils optiques : lunettes (et verres correcteurs), loupe, rétroprojecteur, diapositive, lunette astronomique.
On peut les remplacer par des miroirs (dans les téléescope) car ils présentent moins de défauts.