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Niveau première
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lentilles minces: optique

Posté par
arwen94
03-02-13 à 08:46

bonjours a tous, je dois faire un DM et je n'arrive pas a faire entièrement les deux derniers exercices, l'optique n'est pas vraiment mon fort ^^ j'espère que vous pourrez m'aider en vous remerciant d'avance

une lentille convergente L, de distance focale 50mm, est utilisée en loupe. on désire observer un objet de hauteur h=2mm avec cette loupe.
1)quelle est la vergence de cette lentille? j'ai trouvée 20
2)comment determiner expérimentalement la distance focale de cette lentille?  j'ai mis en déterminant les positions des foyers objet et image.
3)l'observateur est-il capable d'observer AB a l'oeil nu? justifier.
4)où doit-on placer AB pour que l'observateur puisse l'observer, à travers la loupe, sans accommoder?
5)determiner le grossissement commercial de la loupe.
6)determiner la position et la taille de l'image quand l'objet AB est placé à 4,0 cm du centre optique 0 de la loupe. j'ai mis que l'image se trouvait a 4,0 cm aussi mais je ne suis pas sure

Posté par
Coll Moderateur
re : lentilles minces: optique 03-02-13 à 09:55

Bonjour,

Question subsidiaire : jusqu'à maintenant tu postais au niveau terminale. Pourquoi postes-tu maintenant au niveau première ?
____________

1) Une valeur numérique sans l'unité qui doit l'accompagner ne veut rien dire en physique.

2) Oui, évidemment... Mais on te demande une manière expérimentale et aussi simple que possible. Comment trouver très facilement la position approximative du foyer image ?

6) Non, ce n'est pas cela.

Posté par
arwen94
re : lentilles minces: optique 03-02-13 à 10:18

pour repondre a ta question, l'année derniere j'etais en terminale et cette année je suis en prépa kiné et je revois donc le programme de 1ere et terminale S le probleme c'est que je ne suis pas vraiment scientifique donc j'ai beaucoup de mal en physique ^^
2) je dirais qu'on pourrait mesurer directement avec les outils de mesures habituels?
6) pourtant je pensais que l'image ce trouvait a la même distance jusqu'au centre optique que l'objet, du coup je ne vois pas trop comment faire

Posté par
Coll Moderateur
re : lentilles minces: optique 03-02-13 à 10:23

Merci d'avoir répondu. Je comprends ta manière de classer les exercices. C'est OK.
_________

Oui, bien sûr, on emploiera un double décimètre !
Mais quel objet facile et disponible utilise-t-on ?
Sur quel écran à portée de main fait-on apparaître l'image de cet objet ?

Je ne pourrais plus te répondre avant environ midi. À tout à l'heure...

Posté par
arwen94
re : lentilles minces: optique 03-02-13 à 10:29

je ne vois vraiment pas et en meme temps je n'ose pas dire de sottise, j'aurais dis une televison mais sa me semble peut probable...

Posté par
Coll Moderateur
re : lentilles minces: optique 03-02-13 à 12:55

Comment peux-tu enflammer un morceau de papier avec une loupe ? Explique un peu cela...

Posté par
arwen94
re : lentilles minces: optique 03-02-13 à 13:00

avec les rayons du soleil qui se reflètent sur la loupe puis ils sont déviés et brule la feuille de papier de l'autre coté de la loupe

Posté par
Coll Moderateur
re : lentilles minces: optique 03-02-13 à 13:42

À peu près...

Les rayons ne se reflètent pas sur la loupe. Ils sont réfractés par le loupe qui les fait converger.

Il n'y a peut-être pas de soleil chez toi (chez moi il n'y a que des nuages) :
Tu as probablement une loupe

Approche-toi de la fenêtre.
Tiens d'une main une feuille de papier, parallèlement à la fenêtre
De l'autre main, une loupe à quelques centimètres de la feuille de papier (entre la feuille de papier et la fenêtre, cela va sans dire) : en déplaçant la loupe tu vas trouver une position où le paysage vu par ta fenêtre devient une image sur la feuille de papier.

Comment est cette image (à l'endroit ou à l'envers) ?
Quelle est la distance entre la loupe et la feuille de papier dans la position qui permet d'avoir les éléments les plus éloignés du paysage bien nets sur la feuille de papier ?
(Il faut que tu augmentes cette distance si tu veux que les détails de ta fenêtre deviennent nets ; mais alors les éléments éloignés ne le sont plus).

Posté par
arwen94
re : lentilles minces: optique 03-02-13 à 13:49

on obtient une image droite, et je sais que pour que l'image soit net la feuille doit se situé par rapport à la loupe à une distance inférieur ou égale à la distance focale

Posté par
Coll Moderateur
re : lentilles minces: optique 03-02-13 à 13:57

Je ne pense pas que tu aies fait l'expérience.

En effet l'image n'est pas droite mais inversée.

D'autre part il faut que la distance entre le centre de la loupe (le centre optique, noté dans O par tradition dans les exercices d'optique géométrique sur les lentilles minces) et la feuille soit supérieure ou égale à la distance focale.
___________

Une manière simple pour avoir une bonne idée de la distance focale d'une lentille convergente consiste à chercher la distance entre la lentille et une feuille de papier sur laquelle on fait apparaître l'image du Soleil (qui est un objet très éloigné, on dit en optique un objet à "l'infini").
Si le diamètre de la loupe est grand et le Soleil bien brillant il est très probable que la feuille de papier va s'enflammer. Attention donc en faisant une telle expérience !

Question 3 :
Peux-tu regarder un objet de 2 mm à l'œil nu ? (on ne te demande pas si tu y vois beaucoup de détails... ) Je souhaite vraiment que tu fasses l'expérience : prend un petit objet. À quelle distance de ton œil dois-tu le placer pour y voir un maximum de détails sans le voir flou (s'il est flou on n'y voit plus grand-chose...)

La physique n'est pas une annexe des mathématiques ; j'apprends des formules sans comprendre et je fais des applications numériques. Si tu veux que la physique devienne une matière intéressante, fais des expériences ! Et l'optique s'y prête assez bien.

Posté par
arwen94
re : lentilles minces: optique 03-02-13 à 14:10

je n'ais pas de loupe désolé du coup j'ai regardée le cours mais apparemment ce n'est pas cela.
oui je pense qu'il est possible de voir un objet de 2mm a l'oeil nu, et pour ne pas le voir flou il faut qu'il soit à quelques centimètres de l'oeil, j'ai essayée avec une bille, mais comme je suis myope je ne sais pas si sa peut jouer dessus

Posté par
arwen94
re : lentilles minces: optique 03-02-13 à 14:10

et je pense que tu as raison sur le fait de devoir faire des expériences plutôt que d'appliquer le cours sans en comprendre grand chose

Posté par
Coll Moderateur
re : lentilles minces: optique 03-02-13 à 14:15

Moi aussi je suis myope. Bien sûr cela joue.

On considère en optique scolaire (et commerciale...) qu'un œil dit "normal" voit net un objet placé à 25 cm de son œil et le voit flou s'il est plus près.

Un œil myope verra encore net un objet placé beaucoup plus près.

Cette distance minimale de vision distincte est le "PP" (punctum proximum)
__________

Question 4 : il faut répondre pour un œil "normal"

Posté par
arwen94
re : lentilles minces: optique 03-02-13 à 14:33

pour la 4) il faut donc le placer plus loin que la distance focale?

Posté par
Coll Moderateur
re : lentilles minces: optique 03-02-13 à 14:35

Où se trouve un objet (ou une image) qu'un œil "normal" peut regarder sans accommoder ?

Posté par
arwen94
re : lentilles minces: optique 03-02-13 à 14:50

il se trouve a 25 cm car la vision est nette?

Posté par
Coll Moderateur
re : lentilles minces: optique 03-02-13 à 14:59



Tu ne sais pas ton cours...

Sans accommoder !

Quand un œil "normal" regarde un objet à 25 cm c'est qu'il accommode au maximum.

Posté par
arwen94
re : lentilles minces: optique 03-02-13 à 15:11

je n'ai pas vraiment de cours se sont juste des petits rappels et surtout des exercices

Posté par
arwen94
re : lentilles minces: optique 03-02-13 à 15:30

j'ai trouvée que l'accomodation se faisait pour des objets situés a plus de 50 m

Posté par
Coll Moderateur
re : lentilles minces: optique 03-02-13 à 16:58

Un œil "normal" est au repos (il n'accommode pas) quand il regarde un objet (ou une image) à l'infini.

Note : ce n'est pas le cas de l'œil myope non corrigé. Quand l'œil myope n'accommode pas, il ne peut voir net que des objets (ou des images) assez rapprochés.

Dans un cas comme dans l'autre on dit que l'œil au repos voit net jusqu'au PR (punctum remotum)
Le PR d'un œil "normal" est à l'infini
Le PR d'un œil myope est à courte distance (j'ai eu un professeur de physique très myope ; son PR était à 9 centimètres ! Il portait des verres de - 11 dioptries)

Posté par
arwen94
re : lentilles minces: optique 03-02-13 à 17:11

ah d'accord!

Posté par
Coll Moderateur
re : lentilles minces: optique 03-02-13 à 18:03

Que réponds-tu à la question 4 ?

Posté par
arwen94
re : lentilles minces: optique 03-02-13 à 18:14

il faut le mettre sur le plan focal objet?

Posté par
Coll Moderateur
re : lentilles minces: optique 03-02-13 à 18:19



Oui, pour un œil "normal".
_________

Et maintenant le "grossissement commercial" ; donc on suppose que l'on a affaire à quelqu'un dont le PP est à 25 cm et dont le PR est à l'infini.

Posté par
arwen94
re : lentilles minces: optique 03-02-13 à 18:43

Gcom= 0,25/f'=C/4  avec C=20
donc Gcom=20/4=5

Posté par
Coll Moderateur
re : lentilles minces: optique 03-02-13 à 18:49

Tu appliques la "formule". Oui c'est bon.

J'espère que tu sais redémontrer cette formule.

Diamètre apparent à l'œil nu : 0,002 / 0,25

Diamère apparent à travers la loupe (pour un œil "normal" ou "commercial") : 0,002 / 0,05

Grossissement commercial : (0,002 / 0,05) / (0,002 / 0,25) = 5 fois
__________

Il reste la question 6, mais tu deviens une "pro"...

Posté par
arwen94
re : lentilles minces: optique 03-02-13 à 18:58

merci c'est gentil, mais j'avoue ramer beaucoup sur cette question..

Posté par
Coll Moderateur
re : lentilles minces: optique 03-02-13 à 19:47

Un dessin n'est jamais superflu.

Simple application de la relation de conjugaison de Descartes.
Tu peux t'amuser en employant la relation de conjugaison de Newton, on trouve évidemment le même résultat, mais c'est plus artificiel selon moi.

Posté par
arwen94
re : lentilles minces: optique 03-02-13 à 20:01

avec la relation de conjugaison je trouve que OA'=-3,95 et donc que A'B' ce trouve a gauche du centre optique

Posté par
Coll Moderateur
re : lentilles minces: optique 03-02-13 à 20:05

Bien sûr que A' est "à gauche" du centre optique, puisque la lentille est utilisée comme loupe.

Mais le résultat numérique est tout à fait faux. Peux-tu poster le détail du calcul que je puisse voir où est l'erreur ?

Posté par
Coll Moderateur
re : lentilles minces: optique 03-02-13 à 20:05

Et, par pitié ! , n'oublie pas l'unité pour le résultat !

Posté par
arwen94
re : lentilles minces: optique 03-02-13 à 20:18

oui je n'oublierais pas les unités ^^
(1/OA')-(1/OA)=(1/F')
(1/OA')=(1/F')+(1/OA) avec OA=4,0 cm et (1/f')=20
OA'= F'+OA

Posté par
Coll Moderateur
re : lentilles minces: optique 03-02-13 à 20:26

Eh non...

\bar{OA}\;=\;-\,0,04\,\rm{m}
ou
\bar{OA}\;=\;-\,4\,\rm{cm}

au choix...

Ce qui est le plus important est de ne pas oublier le signe "moins"

C'est à cela que servent les mesures algébriques. Je croyais que tu avais compris.
___________

L'axe optique est orienté dans le sens de la propagation de la lumière (souvent de la gauche vers la droite) depuis l'objet.

L'origine est O, le centre optique de la lentille

Tout segment parcouru de son origine vers son extrémité dans le même sens que l'axe optique est compté positivement

Est compté négativement tout segment parcouru de son origine vers son extrémité en sens inverse du sens de l'axe optique.

Posté par
arwen94
re : lentilles minces: optique 03-02-13 à 20:39

oui c'est vrai j'avais oublié je vais recommencer le calcul

Posté par
Coll Moderateur
re : lentilles minces: optique 03-02-13 à 21:46



Bonne nuit !



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