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Niveau maths sup
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Etude d'un viseur

Posté par
camus11
07-11-10 à 20:49

Bonsoir,

Je me suis penchais sur un exo d'optique et j'ai déjà du mal à comprendre certaines données de l'énoncé =/

Enoncé :

L'oeil voit sans accommoder les objets situés à l'infini et en accommodant les objets situés à une distance supérieur à d0=25cm, distance minimale de vision distincte.
Un visuer est constitué d'un objectif L1(assimilable à une lentille mince convergente de distance focale f'1=10cm, de diamètre d1=3cm) et d'un oculaire L2 (assimilable à une lentille mince convergente de distance focale f'2=2cm). Le viseur est réglé de façon à viser à 20cm de la face d'entrée de l'objectif (c'est-à-dire que l'oeil regardant à travers le viseur voit nettement et sans accommoder les objests situés dans le plan de front situé à 20cm devant L1).
1). Quelle est la distance focale l entre L1 et L2?
2). Déterminer la position et le diamètre du cercle oculaire, c'est-à-dire l'image de l'objectif donnée par l'oculaire.
3). Soit AB un petit objet du plan de front situé à 20cm en avant de L1 et ' l'angle sous lequel l'observateur voit AB à travers le viseur. Calculer le rapport P='/ AB (AB en valeur algébrique).
4). Quelle région de l'espace objet l'observateur peut-il voir en accommodant à travers le viseur?
a). On supposera l'oeil placé dans le focal image de L2.
b). On supposera l'oeil placé contre la lentille L2.

Mes Réponses :

1). La distance l correspond à O1O2, la distance focale f'1 + f2 mais manque la distance entre les deux focales. On sait qu'un objet intermédiaire sera dans le plan focal f2 (afin de donner une image à l'infini et ainsi l'oeil peut observer sans accommoder). Cependant je n'y arrive pas, ça semble pourtant si simple :/, il faut peut-être utilisé l'information avec le plan de front mais c'est justement cette donnée que je ne comprends pas =( )

2).
Pour trouver la postion et le diamètre du cercle oculaire, je pense qu'il faut faire partir des rayons des extrémités de la lentille L1, les faire passer par f'1 et ainsi ressortir parallèlement de L2. Mais le diamètre semble être inférieur à d0=3cm, et je ne vois pas comment le calculer (je voulais essayer de le calculer en trouvant un triangle rectangle mais je n'ai pas assez de données).
Tandis que pour la position, je ne suis pas sûr de bien comprendre : il faut trouver la distance O2C (avec C intersection axe optique perpendiculaire à la droite représentant le diamètre du cercle oculaire... je sais pas si c'est assez explicite ce que je dis là).

3).
Pour celle ci, sans les autres j'ai un peu du mal à savoir où sera l'objet AB : sans doute entre les deux lentilles.
Sinon on a O1A=20cm. Et dans un triangle rectangle on a : tan '=AB/d.(d=distance O2A) Il faut donc trouver ces deux valeurs.
Je pense que pour trouver AB, il faut le faire à partir de la lentille L1, je veux dire sous l'angle , mais on ne posséde pas la valeur de cette angle, mais seulement la distance O1A=20cm, et je n'arrive donc pas à aboutir. Et donc après si on trouve AB il est simple de trouver ' ( tout du moins si mon objet AB est bien positionné par rapport aux lentilles).

4). Ici je traduis la question, par le fait qu'on doit trouver le champs de la lentille peut être (analogiquement au champs d'un miroir) ?
S'il est placé dans le plan focal image de L2, il va recevoir une image à l'infini probablement?  Ca semble ne pas être différent de précedemment, mais j'ai pas bien compris la notion du plan de front, donc ca fausse peut-être mes idées :s
Et si l'oeil est collé à la lentille L2, il ne reçoit pas l'image définitive, mais verra sans doute que l'image intermédiaire, cependant je ne réponds pas à la question là, et je comprends pas très bien ce qu'ils veulent par "région de l'espace" : une distance, un angle apparent ?

Voilà, en espérant que vous puissiez m'aider.
Merci d'avance.

Posté par
JED
viseur 08-11-10 à 16:47

Bonjour,

Quelques idées pour le1 :

Un objet AB placé à 20 cm devant L1 donne une image A1B1.  Calculez O1A1..........

Cette image va servir d'objet pour l'oculaire L2.

On nous dit que l'œil observe sans accommoder. Donc l'image finale doit être à l'infini ce qui nous permet d'affirmer que A1 et le
foyer objet F2 de L2 sont confondus.

D'où l = O1O2 = ........

En optique géométrique il faut faire les constructions à l'échelle.

A vous lire.   JED.

Posté par
camus11
Re : Etude d'un viseur 08-11-10 à 19:55

Bonsoir,

Merci d'avoir pris le temps de m'aider.
Pour la 1). il vrai que je n'avais pas pensé à cela.
Je trouve alors, après calcul, l=26/3cm (soit environ 8.7cm)

Pour la 2)., je considère la lentille L1 comme objet pour la lentille L2. Je note O' le point d'intersection de l'axe et du cercle. Et je trouve O2O'=13/5cm (soit 2.6cm)
Puis pour trouver son diamètre, je dis qu'on a d1=3cm (énoncé) et donc que la "moitié" de la lentille est comme un objet AB de longueur 1.5cm, et j'utilise la relation de grandissement et je trouve -0.45cm (pour la moitié du diamètre du cercle oculaire)
Je multiplie alors par 2 : 2*//-0.45//=0.90cm.

Pour la 3)., je trace un schèma à l'échelle 1/2, mais je trouve une image A1B1 plus loin que la lentille L2 sur l'axe optique, normal =/ ?
L'angle ' correspond à l'angle BO1A, dans le triangle rectangle ABO1. Mais on ne connaît ni la taille de AB ni celle de A1B1 (j'ai essayé de la calculer avec le grandissement mais je n'y arrive pas). Et pour l'angle ', il vaut tan '=AB/AO1 (car tan'', cependant cette valeur O1A vaut 20cm mais ce serait aussi le P de l'énoncé, donc je ne suis pas sûr que ce soit cela.

Pour la 4)., je n'y arrive toujours pas, je ne comprends pas ce qu'il faut calculer exactement.

Posté par
JED
viseur 08-11-10 à 20:40

Bonsoir,

Combien trouvez vous pour O1A1 ?

JED.

Posté par
camus11
viseur 08-11-10 à 21:56

Hum, j'avais fait une erreur de calcul...  
Je trouve pour O1A1=10cm
avec 1/O1A1 -1/O1A=1/f'1
d'où 1/O1A1=-1/20 + 1/10

Je trouve alors, O1O2=O1A1 + A1O2=10+2=12cm.

Donc O2O' devient égale à O2O'=2.4cm
et donc le diamètre du cercle oculaire vaut 2*//-0.3//=0.6cm.

Posté par
JED
viseur 08-11-10 à 22:16

Bonsoir,

   -1/20 +1/10 = 1/20

JED.

Posté par
camus11
viseur 08-11-10 à 22:26

Oula oui, je suis fatigué, désolé ><
Donc, on a :
O1A1=20cm et donc l=22cm.
O2O'=2.2cm (car 1/O2O' = 1/2 - 1/22=10/22)
et finalement diamètre oculaire =2*//-0.15//=0.30cm.



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