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Mesure d'une distance focale

Posté par
parrax
25-10-13 à 16:15

Bonjour,
J'ai un exercice dont l'énoncé est le suivant:
"Au cours d'une séance de travaux pratiques, les élèves d'une classe de 1e S étudient la formation des images données
par une lentille mince convergente. Ils tracent pour cela le graphe donnant : y = 1 / OA' en fonction de : x = 1 / OA.
1. Quelle est la nature du graphe obtenu ?
2. En utilisant la relation de conjugaison, donner l'expression de la fonction : y = f (x). Est-elle compatible avec le
graphe obtenu ? Justifier.
3. En déduire graphiquement la vergence de la lentille étudiée. Quelle est sa distance focale ?
4. Déterminer graphiquement la position de l'image quand l'objet est placé 20 cm devant la lentille. Justifier la détermination." (voir graphique)

Cette exercice m'échappe complètement
J'ai peut être une idée pour le 2): on sait que 1/OA'=1/OF'+1/OA donc on aurait f(x)=1/OF'+x=y mais je ne suis pas du tout sûr de moi. Pouvez-vous m'aider s'il vous plaît? Merci

Mesure d\'une distance focale

Posté par
Coll Moderateur
re : Mesure d'une distance focale 25-10-13 à 18:46

Bonjour,

Ce topic devrait t'aider : DM de physique chimie sur l'optique

Si tu as encore des questions, poste-les ici.

Posté par
parrax
re : Mesure d'une distance focale 25-10-13 à 20:01

Bonsoir,
Donc si j'ai bien compris...
1)Le graphe est une droite
2)On sait que 1/OA'=1/OF'+1/OA donc f(x)=y=1/OF'+x. Elle est compatible avec le graphe car c'est une fonction affine de la forme ax+b or le graphe est une droite.
Est-ce que c'est bien ça?
Par contre je ne sais pas comment faire pour la suite...
Merci

Posté par
Coll Moderateur
re : Mesure d'une distance focale 25-10-13 à 20:13

Oui, c'est bien cela.
Tu peux ajouter que le coefficient directeur de cette droite vaut 1, ce qui est également compatible avec la relation de conjugaison.

D'après la fonction, quel est le terme qui représente l'ordonnée à l'origine ?
Et physiquement, que représente ce terme ?

Les réponses à ces deux questions te permettent de répondre à la question 3

Posté par
parrax
re : Mesure d'une distance focale 25-10-13 à 20:23

L'ordonné à l'origine est 10m-1
On a x=1/OAOA=1/x
On a y=1/OA'OA'=1/y
Physiquement, ça veut dire que si OA=-0,1m OA'=0m
C'est ça?
Merci

Posté par
Coll Moderateur
re : Mesure d'une distance focale 25-10-13 à 20:44

Je ne crois pas.

L'ordonnée à l'origine vaut bien 10 m-1

Dans l'équation y = a.x + b
l'ordonnée à l'origine vaut b

Ici
\Large y\,=\,\frac{1}{\bar{OA'}}
et
\Large x\,=\,\frac{1}{\bar{OA}}

La relation de conjugaison est

\Large \frac{1}{\bar{OA'}}\,-\,\frac{1}{\bar{OA}}\;=\;\frac{1}{\bar{OF'}}
donc
\Large \frac{1}{\bar{OA'}}\,=\,1\,\times\,\frac{1}{\bar{OA}}\;+\;\frac{1}{\bar{OF'}}

le coefficient directeur est a = 1
l'ordonnée à l'origine est \Large b\,=\,\frac{1}{\bar{OF'}}

Physiquement \Large \frac{1}{\bar{OF'}} est l'inverse de la distance focale, donc la vergence de la lentille.

C'est pour cela que tu peux avec cette identification répondre à la question 3

Vergence : 10 m-1 = 10 (= 10 dioptries)
et donc
distance focale = 1/10 = 0,10 m = 10 cm
____________

Ce que l'on peut lire sur le graphique c'est que pour \Large \frac{1}{\bar{OA}} = 0   c'est-à-dire pour \bar{OA}\,=\,\infty   alors \Large \frac{1}{\bar{OA'}}\,=\,10\,\rm{m^{-1}}   c'est-à-dire \bar{OA'}\,=\,0,10\,\rm{m}\,=\,10\,\rm{cm}
On retrouve la propriété bien connue : quand l'objet est à l'infini, l'image est située à une distance du centre optique de la lentille égale à la distance focale.

Posté par
parrax
re : Mesure d'une distance focale 25-10-13 à 20:56

D'accord! Merci beaucoup! Donc je récapitule pour la 4), on a OA=-20cm, donc à l'infini optique et donc dans ce cas OA'OF' donc OA'10cm. C'est bien ça?
Merci beaucoup!

Posté par
Coll Moderateur
re : Mesure d'une distance focale 25-10-13 à 21:02

Pas du tout !

\bar{OA}\,=\,-\,20\,\rm{cm}

Que vaut \Large \frac{1}{\bar{OA}}   ?

Posté par
parrax
re : Mesure d'une distance focale 25-10-13 à 21:11

1/OA=1/OA'-1/OF'=-0,05
Donc on cherche OA'
Donc on a 1/OA'=1/OF'+1/OA
          1/OA'=1/10+1/-20=9,95
OA'=1/9,95=0,1cm
C'est ça?

Posté par
Coll Moderateur
re : Mesure d'une distance focale 25-10-13 à 21:24



C'est faux.

\bar{OA}\,=\,-\,20\,\rm{cm}\,=\,-\,0,20\;\rm{m}

Que vaut \Large \frac{1}{\bar{OA}} ?

Et tu peux lire le résultat sur le graphique avant de faire le calcul pour confirmation.

À noter que ce résultat doit être connu par cœur

Quand l'objet est à une distance de la lentille convergente égale à deux fois la distance focale, alors l'image ... (la suite tout à l'heure, après tes réponses)

Posté par
parrax
re : Mesure d'une distance focale 25-10-13 à 21:32

1/OA=1/(-0,20)=-5m-1?
peut être que quand l'objet est à une distance de la lentille convergente égale à deux fois la distance focale, alors l'image est à une distance de la lentille égale à la distance objet-lentille?
Dans ce cas 1/OA'=5m-1
Et donc OA'=20cm
C'est bon?

Posté par
Coll Moderateur
re : Mesure d'une distance focale 25-10-13 à 21:38

Un bon conseil pour t'éviter bien des ennuis en optique : n'utilise qu'une seule unité de longueur : le mètre (ce n'est pas obligatoire mais c'est une bonne précaution pour les débutants ! )
_________

Oui, si \bar{OA}\,=\,-\,0,20\;\rm{m}   alors \bar{OA'}\,=\,+\,0,20\;\rm{m}

Ce qui se lit directement sur le graphique -5 m-1 et + 5m-1

Rappel, la distance focale vaut \bar{OF'}\,=\,+\,0,10\;\rm{m}


Donc :
Quand l'objet est à une distance de la lentille convergente égale à deux fois la distance focale, alors l'image est de l'autre côté de la lentille, également à une distance de deux fois la distance focale, elle est renversée et de même taille que l'objet ; donc le grandissement est égal à -1

À savoir par cœur, crois-moi.

Posté par
parrax
re : Mesure d'une distance focale 25-10-13 à 22:03

Merci beaucoup!

Posté par
Coll Moderateur
re : Mesure d'une distance focale 26-10-13 à 07:17

Je t'en prie.
À une prochaine fois !



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