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Niveau première
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exercice sur les lentilles

Posté par
jajalo
02-11-08 à 12:02

Bonjour a tous,

j'ai un exrecice a faire poour la rentrée. Il est composé de deux grandes parties.
Voici l'énoncé et mes réponses;

lucie place à l'éxtémité d'un banc d'optique une source lumineuse en forme de "d" de hauteur 2,0cm servant d'objet et que l'on nommera AB.
Elle dispose de deux lentilles L3 et L8 de vergences respectives 3,0 et 8,0 aisi que d'un écran.Tous ces éléments sont utilisés sur le banc d'optique uniquement.

A Système a une lentille

1.Lucie réalise l'image A'B' de l'objet AB situé a 50 cm de la lentille . Quelle lettre observe -t-elle sur l'écran ?
Justifier a l'aide d'un schéma.
-tout d'abord j'ai réunis les informations ; AB=2,0cm OA=50cm, j'ai calculé la distance focale; C=1/f 3,0/1 = 1//f donc f = OF' = 0,3m.
-a l'aide de toute ces informations j'ai construis le schéma.
-cela ,m'a permis de constater que l'image de l'objet est renversée donc que la lettre que l'on observe sur l'écran est un p car d donne a l'envers un p.

2. Le banc d'optique ayant une longueur voisine de 2m, Lucie pourra t-elle observer l'image de l'objet si la lentille se trouve a 33,5 cm de l'objet?

-Non car l'objet est situé sur F, son image se trouve donc a l'infini . ( car OF=0.3m et OA=0.3m )

3. Lucie place maintenant la lentille à 20,0 cm de l'objet. Elle n'arrire pas à obtenir l'image sur l'écran.

a. Expliquer pourquoi .
- Car l'objet est situé entre F et O, son image est donc droite situé devant la lentille . On ne peut donc pas recevoir l'image de l'objet sur un écran .

b.Réaliser une construction graphique de l'image . ( ça je l'ai fait mais je ne peut pas le poster :s )

c.Calculez la taille de l'image .
- Je pense qu'il faut utiliser cette formule:  y=A'B'//AB  =  OA'//OA ou celle la : 1//OA' - 1//OA = 1/f
cependant je n'y arrive pas .

d. Qu'observe t-on si on place l'oeil après la lentille L3 ?
-je ne sais pas .


4.Etude du grandissement .

a. Ecrire la formule de conjugaison des lentilles ainsi que celle du grandissement y en fonction de OA,OA' et OF', O étant le centre optique de la lentille .
-J'ai tout trouver pour la formule de conjugaison mais pour celle du grandissement je ne trouve que y en fonction de OA,OA' et pas OF' .

b.Exprimer le grandissement y en fonction de OA et OF .
- j'ai pas trouver :s

c.Calculer le grandissement y pour la lentille L3 avec OA =  -43cm puis OA=-63cm. En déduire ce qu'il faut faire pour augmenter la taille de l'image A'B' sur l'écran.
- aucune idée .

5. Pour une position donnée de l'ojet AB, si l'on remplace la lentille L3 par la lentille L8, dans quel sens faudra t-il déplacer l'écran pour observer l'image A'B' ?
-je ne sais pâs .

Voila ,  corrigez moi si je me suis tromper pour les questions que j'ai fait ( pas grand chose :s ) et aidez moi pour le reste .
Merci d'avance .  Paul


-

Posté par
jajalo
re : exercice sur les lentilles 02-11-08 à 12:07

edit quand la 1ère partie sera fini , je posterai la deuxième .

Posté par
jajalo
re : exercice sur les lentilles 02-11-08 à 12:22

Posté par
Coll Moderateur
re : exercice sur les lentilles 02-11-08 à 12:24

Bonjour,

D'accord pour la première question : on observe la lettre "p" puisque l'image est inversée

Deuxième question : puisque la distance de la lentille à l'objet est donnée au millimètre près (33,5 cm) il faut que tu exprimes la distance focale avec les mêmes chiffres significatifs. Dire que OF' = 0,3 m ne convient pas.

Posté par
jajalo
re : exercice sur les lentilles 02-11-08 à 12:29

d'accord donc il faut que je dise que OF=0.333m et OA=0.335m   mais cela change tout non ?

Posté par
Coll Moderateur
re : exercice sur les lentilles 02-11-08 à 12:32

Cela fait que l'image n'est plus à l'infini. Elle est loin, mais pas à l'infini.

A quelle distance se trouve-t-elle de la lentille ?

Posté par
jajalo
re : exercice sur les lentilles 02-11-08 à 12:42

je le fait pas le calcul ou graphiquement ?

Posté par
Coll Moderateur
re : exercice sur les lentilles 02-11-08 à 12:46

Par le calcul, car ta feuille ne sera pas assez grande !
Non sérieusement, tu ne peux obtenir dans ce cas une bonne exactitude par le dessin.

Posté par
jajalo
re : exercice sur les lentilles 02-11-08 à 12:56

par le calcul :
1//OF' = 1//OA' - 1//OA
1/33.3 + 1/33.5 = 1//OA'
33.5/1115.55 + 33.3/1115.55 =  1/OA'
66.8/1115.55 = 1/OA'  donc  OA'= 1115.55/66.8=16.7cm .

Est-ce-correct ?

Posté par
Coll Moderateur
re : exercice sur les lentilles 02-11-08 à 13:02



3$\frac{1}{\bar{OA'}}\;-\;\frac{1}{\bar{OA}}\;=\;\frac{1}{\bar{OF'}}

3$\frac{1}{\bar{OA'}}\;=\;\frac{1}{\bar{OA}}\;+\;\frac{1}{\bar{OF'}}

3$\frac{1}{\bar{OA'}}\;=\;\frac{1}{-0,335}\;+\;3

et donc OA' = 67 mètres

Il faut que tu apprennes à utiliser la relation de conjugaison car tu vas en avoir beaucoup besoin !

Posté par
jajalo
re : exercice sur les lentilles 02-11-08 à 13:06

ah d'accord erreur grossiere ^^  
donc lucie ne pourra pas observer l'image de l'objet ?

Posté par
jajalo
re : exercice sur les lentilles 02-11-08 à 13:38

Posté par
jajalo
re : exercice sur les lentilles 02-11-08 à 15:27

Posté par
Coll Moderateur
re : exercice sur les lentilles 02-11-08 à 15:42

D'accord.

Question 3a : oui, l'image pour cette position de l'objet est une image virtuelle que l'on ne peut recueillir sur un écran.

Question 3c : Le grandissement est symbolisé par la lettre grecque ("gamma") et non pas par la lettre française y

Oui, 3$\gamma\;=\;\frac{\bar{A'B'}}{\bar{AB}}\;=\;\frac{\bar{OA'}}{\bar{OA}}

Donc... il faut calculer la position de l'image

Comme son nom l'indique, l'optique géométrique demande de faire de la géométrie... Avec Thalès ou les triangles semblables on fait déjà beaucoup !

Posté par
jajalo
re : exercice sur les lentilles 02-11-08 à 16:10

ok je savais que c'était gamma mais je ne l'ai pas trouver dans les symboles
pour la question 3c  il faut utiliser Thalès mais pour trouver quoi ?

Posté par
Coll Moderateur
re : exercice sur les lentilles 02-11-08 à 16:15

Pour la question 3c tu connais \bar{OA}\,=\,-0,20 m

il faut calculer \bar{OA'}

Posté par
jajalo
re : exercice sur les lentilles 02-11-08 à 16:21

il faut donc faire :    OA'= OA+OF/OA*OF
                        OA'= -0,20+0.33 /  -0.20*0.33
                        OA'=  1.97m .

C bon ?                  

Posté par
Coll Moderateur
re : exercice sur les lentilles 02-11-08 à 16:28



Il faut vraiment que tu apprennes à calculer avec cette relation de conjugaison !

Tu n'as pas calculé \bar{OA'} mais tu as calculé (avec une erreur de signe) 3$\frac{1}{\bar{OA'}}

Posté par
jajalo
re : exercice sur les lentilles 02-11-08 à 16:30

ah oui mince désoler ^^
donc OA'=  -0.20*0.33/-0.20+0.33
     OA'=   1m.

Posté par
Coll Moderateur
re : exercice sur les lentilles 02-11-08 à 16:34

Posté par
jajalo
re : exercice sur les lentilles 02-11-08 à 16:37

désoler je suis vraiment dans la lune j'ai multiplié mais bon le résultat est : OA'= -0.51m ( si c'est pas ça je vais dormir lol )

Posté par
Coll Moderateur
re : exercice sur les lentilles 02-11-08 à 16:45

En n'utilisant pas une distance focale de 0,33 m mais en conservant une convergence de 3 dioptries c'est-à-dire une distance focale de (1/3) m SANS ARRONDIR ! on trouve exactement OA' = -0,50 m

Donc... quel est le grandissement ?

Posté par
jajalo
re : exercice sur les lentilles 02-11-08 à 16:52

donc le grandissement est de = -0.50/-0.20= 2.5

Posté par
Coll Moderateur
re : exercice sur les lentilles 02-11-08 à 17:00



Quelle est donc la taille de l'image ?

Et qu'observe-t-on si l'on place l'œil après la lentille (et que l'on regarde à travers cette lentille bien sûr) (question 3d) ?

Posté par
jajalo
re : exercice sur les lentilles 02-11-08 à 17:03

la taille de l'image est donc de 5m.
euh je ne sais pas

Posté par
Coll Moderateur
re : exercice sur les lentilles 02-11-08 à 17:10

Avec cette lentille tu as "remplacé" un objet de 2 cm à une distance de 20 cm par son image de 5 cm à une distance de 50 cm

Qu'en penses-tu ?

Posté par
jajalo
re : exercice sur les lentilles 02-11-08 à 17:13

la taille de l'image est bien 5cm pardon pas 5 mètres non ?

Posté par
jajalo
re : exercice sur les lentilles 02-11-08 à 17:21

j'en pense rien du tout

Posté par
jajalo
re : exercice sur les lentilles 02-11-08 à 17:25

enfin c'est tès bête ce que je vais dire mais on observe que la distance objet-lentille quand on regarde dans la lentille est infirieure a celle que l'on  voit sans regarder dans la lentille et de meme pour la taille de l'image .

Posté par
jajalo
re : exercice sur les lentilles 02-11-08 à 17:36

up

Posté par
jajalo
re : exercice sur les lentilles 02-11-08 à 18:54

up

Posté par
jajalo
re : exercice sur les lentilles 02-11-08 à 19:13

up

Posté par
Coll Moderateur
re : exercice sur les lentilles 03-11-08 à 08:25

Citation :
enfin c'est tès bête ce que je vais dire mais...


Dis quelque chose que je puisse comprendre si tu veux que je puisse répondre !

Posté par
jajalo
re : exercice sur les lentilles 03-11-08 à 09:13

non j'ai dis n'importe quoi je ne sais pas ce qu'il faut répondre .

Posté par
jajalo
re : exercice sur les lentilles 03-11-08 à 11:03

up

Posté par
Coll Moderateur
re : exercice sur les lentilles 03-11-08 à 11:32

Eh bien réponds à la question 3d que l'on observe l'objet comme à travers une loupe... à ceci près que c'est une loupe inutile puisqu'on le verrait aussi bien à l'œil nu (cela dépend un peu de l'endroit précis où l'on place l'œil "derrrière" la lentille).

Question 4 :

Puisque tu connais 3$\gamma en fonction de \bar{OA'} et de \bar{OA'} et que tu sais exprimer \bar{OA'} en fonction de \bar{OA} et de \bar{OF'}, tu dois pouvoir exprimer 3$\gamma en fonction de \bar{OA} et de \bar{OF'}

Au travail !

Posté par
jajalo
re : exercice sur les lentilles 03-11-08 à 11:41

ok merci cool , voila :   =  OA'//OA
                         OA'=  OF'*OA  /  OA+OF'        donc   =  OF'*OA/OA+OF'  * 1/OA .

Posté par
Coll Moderateur
re : exercice sur les lentilles 03-11-08 à 11:46

Oui, mais cela se simplifie !

Posté par
jajalo
re : exercice sur les lentilles 03-11-08 à 11:48

ça donne OF'/ OA+OF' non ?

Posté par
jajalo
re : exercice sur les lentilles 03-11-08 à 12:02

UP

Posté par
Coll Moderateur
re : exercice sur les lentilles 03-11-08 à 12:04

Oui.

Je te propose de répondre à la question 4a

Formule de conjugaison :

3$\frac{1}{\bar{OA'}}\;-\;\frac{1}{\bar{OA}}\;=\;\frac{1}{\bar{OF'}}

Grandissement :

3$\gamma\;=\;\frac{\bar{A'B'}}{\bar{AB}}\;=\;\frac{\bar{OA'}}{\bar{OA}}

et voici le début de la réponse à la question 4b :

3$\gamma\;=\;\frac{\bar{A'B'}}{\bar{AB}}\;=\;\frac{\bar{OA'}}{\bar{OA}}\;=\;\frac{\bar{OF'}}{\bar{OA}\,+\,\bar{OF'}}

vérifie ton énoncé pour la question 4b : c'est en fonction de OA et OF ou bien en fonction de OA et OF ' ?

Posté par
Coll Moderateur
re : exercice sur les lentilles 03-11-08 à 12:06

Cela ne sert à rien de faire des "up" toutes les deux minutes !

Je sais qu'il y a une nouvelle réponse à un exercice que je suis même si l'exercice a été posté il y a deux ans !

Posté par
jajalo
re : exercice sur les lentilles 03-11-08 à 12:06

en fonction de OA et OF '

Posté par
Coll Moderateur
re : exercice sur les lentilles 03-11-08 à 12:11

Donc la question 4b est terminée.

Allez... quelques calculs pour répondre aux dernières questions !

Posté par
jajalo
re : exercice sur les lentilles 03-11-08 à 12:12

oui je m'excuse Coll , pour la question 4b c'est donc bon cependant pour la question 4a il ne manque pas en fonction de OF' ?

Posté par
Coll Moderateur
re : exercice sur les lentilles 03-11-08 à 12:17

Tu y as répondu à la question 4b

Posté par
jajalo
re : exercice sur les lentilles 03-11-08 à 12:28

ok on a presque fini la première grande partie

donc pour le 4c :  = OA'//OA   1//OA'-1//OA=1//OF'
                                               1//OA'=1//OF'+1//OA    
                                               OA'= OA*OF'/OA'+OF'       AN:  OA'= -43*1/3 / -43+1/3 =  0.335m
    donc =  0.335/-63=-0.00532m                                   OA'= -63*1/3 / -63+1/3  = 0.336m
    donc  =  0.336/-43= -0.00781m

je suis vraiment pas sur

Posté par
Coll Moderateur
re : exercice sur les lentilles 03-11-08 à 12:39

Bien sûr pour répondre à la question 4c il faut utiliser ce qui précède, et en particulier la formule démontrée à la question 4b

Conseils :
. en optique géométrique tu peux prendre l'habitude d'exprimer toutes les distances, dimensions... en mètre ; ceci à cause de la dioptrie car 1 = 1 m-1
. le grandissement est le rapport de deux dimmensions, donc... c'est un nombre "sans dimension" c'est-à-dire qu'il n'y a pas d'unité. Souvent on dit "fois" ; par exemple : "grandissement de -2,5 fois"

Donc... il faut refaire les calculs de la question 4c

Avec la lentille L3 de 3 dioptries :
. grandissement quand \bar{OA} = -43 cm = -0,43 m : = ... fois
. grandissement quand \bar{OA} = -63 cm = -0,63 m : = ... fois

Posté par
jajalo
re : exercice sur les lentilles 03-11-08 à 13:07

grandissement quand OA=-43cm  = -0,43 m :   =  0.3/0.3*-0.43=-2.33m
                                           =  0.3/0.3*-0.63=-1.59m.

Posté par
Coll Moderateur
re : exercice sur les lentilles 03-11-08 à 13:42



Si tu ne lis pas ce que je t'écris, cela ne sert à rien que je te réponde...

Il ne faut pas arrondir ainsi les valeurs intermédiaires. Tu ne peux pas avoir une réponse correcte en adoptant OF ' = 0,3 m Il faut absolument considérer que OF ' = (1/3) m

Le grandissement n'a pas d'unité !

Les deux valeurs que tu annonces sont fausses.

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