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Niveau maths sup
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optique

Posté par
nossila
28-10-09 à 19:28

Bonjour
j'ai un DM de physique à faire et je n'arrive pas à décoller je bloque des la premiere question ce qui me bloque dans  tout le reste

alors on considére un systémé centré (S) d'axe Ox constitué de 2 lentilles minces L1 et L2 de distance focale f1' et f2' dont les centres optiques O1et O2 sont distants de e
la lentilles L1 recoit la premiere la lumiere incidente

1.1 on désiqne par F1 et F1' respectivement les foyer objet et image de L1 et F2 ET F2' ceux de L2 et on pose = distance entre F1'et F2

1.1.1 ecrire la relation donnant x'= distance entre F2' et A'
en fonction de x= distance entre F1 et A pour deux point Aet A' situés sur Ox et conjugués par rapport à (S)

alors j'ai essayé de tourner le probleme dans tous les sens en partant des relations de conjuguaisons et je ne trouve rien

je suis arrivé à : x'= (-(f1')²/x)--2f2'

ce qui me semble peu probable par rapport à la suite

pouvez vous m'aider?

Posté par
Marc35
re : optique 28-10-09 à 20:48

Bonsoir,
Pour ma part, je trouve :

x^'\,=\,\frac{-f_2^{'2}}{f_1^{'2}+f_1^'x+f_2^'-xe}

sous réserve de vérification que je n'ai pas encore faite...

Posté par
nossila
re : optique 29-10-09 à 09:26

vous partez de quelle relation?

Posté par
Marc35
re : optique 29-10-09 à 12:53

J'utilise simplement la relation de conjugaison des lentilles.
Je l'applique d'abord sur L1 à partir de A. J'ai une image que j'ai appelée A'' qui me sert d'objet pour la lentille L2 pour me donner A'.
Je tire   \bar{O_1A^{''}}   de la 1ère relation et je la mets dans la 2ème. J'obtiens ainsi une relation entre x et x'.

Posté par
nossila
re : optique 30-10-09 à 09:31

cependant dans la question suivante on me demande d'interpreter le cas ou x=0 or avec votre relation il n'y a rien a dire ...

Posté par
Marc35
re : optique 30-10-09 à 10:55

Si x = 0, ça veut dire que A est en F1, foyer objet de L1.
Donc l'image intermédiaire est à l'infini qui sert d'objet à L2.
Objet à l'infini par rapport à L2, donc l'image A' est en F2'.
Ce qui nous conduit à x' = 0...
Ce que ne donne pas la relation en question... que j'ai cependant vérifiée.
Cela demande à être regardé de plus près. Il doit y avoir une incohérence quelque part...

Posté par
nossila
re : optique 30-10-09 à 11:40

oui c'est pour ça mais je ne vois pas quoi utilisé comme relation car ensuite dans la question suivante on nous fait utilisé le grandissement donc on ne peut l'utiliser ici

Posté par
Marc35
re : optique 30-10-09 à 12:36

Le grandissement, c'est  x' / x. Il est toujours possible de calculer x' / x, le résultat dépend de x, ce qui n'est pas aberrant...
Je regarde la chose une nouvelle fois...
Pas de réponse possible cet après-midi, il faudra attendre ce soir...

Posté par
Marc35
re : optique 30-10-09 à 12:37

Non, j'ai dit une bêtise... Le grandissement, ce n'est pas x'/x

Posté par
nossila
re : optique 30-10-09 à 13:55

non ce n'est pas ça le grandissement
c'est la taille de l'image sur taille de l'objet

Posté par
nossila
re : optique 30-10-09 à 14:05

d'ailleurs dans votre premiere relation ce n'est pas possible de remplacer O2A'' par O1A"
donc je ne vois pas ce que vous avez fait

Posté par
Marc35
re : optique 30-10-09 à 22:49

J'ai trouvé un résultat qui va avec " x = 0 ==> x' = 0 ". Je me suis trompé dans la 1ère, je ne sais pas où mais peu importe...
\bar{F^'_2A^'}\,=\,\frac{-f^{'2}_2\,\bar{F_1A}}{\bar{F_1A}(f^'_1+f^'_2-e)-f^{'2}_1}
Si F1 et A sont confondus (==> \bar{F_1A}\,=\,0), on a \bar{F^'_2A^'}\,=\,0 ==> A' et F'2 sont confondus.
On peut écrire :
x^'\,=\,|\bar{F^'_2A^'}|
x^'\,=\,\frac{|-f^{'2}_2\,\bar{F_1A}|}{|\bar{F_1A}(f^'_1+f^'_2-e)-f^{'2}_1|}
x^'\,=\,\frac{f^{'2}_2\,x}{|\bar{F_1A}(f^'_1+f^'_2-e)-f^{'2}_1|}
Selon la position de A par rapport à F1, \bar{F_1A}\,=\,x  ou  \bar{F_1A}\,=\,-x :
x^'\,=\,\frac{f^{'2}_2\,x}{|x(f^'_1+f^'_2-e)-f^{'2}_1|}
ou
x^'\,=\,\frac{f^{'2}_2\,x}{|-x(f^'_1+f^'_2-e)-f^{'2}_1|}

Posté par
nossila
re : optique 31-10-09 à 09:35

mais à partir de quelle relation vous partyez pour trouver le premier resultat ?

Posté par
Marc35
re : optique 31-10-09 à 10:14

Comme je l'ai dit dans un message précédent...
J'applique la relation de conjugaison des lentilles sur L1 d'abord. J'ai une image intermédiaire A'' (on l'appelle comme on veut) qui sert d'objet à la lentille L2.
L'image de A'' est A' en appliquant la relation de conjugaison sur L2.
J'élimine tout ce qui concerne A'' avec les deux relations.
J'obtiens ainsi une relation entre x et x'. Il faut passer des valeurs algébriques aux distances et il faut faire un peu attention.
Notamment, on ne peut pas remplacer facilement f'1+f'2-e par -, comme on pourrait le croire au premier abord, parce que ça dépend des positions respectives de F'1 et F2. En effet, les points ne sont pas forcément dans l'ordre O1, F'1,F2,O2. On peut avoir O1, F2,F'1,O2... sauf si l'énoncé donne l'ordre des points.

Je peux mettre le calcul que j'ai fait in extenso mais ça va me prendre un certain temps, voire un temps certain (parce qu'il faut tout écrire en LaTeX sinon c'est illisible).

Posté par
nossila
re : optique 31-10-09 à 10:21

je vais esssayer de le faire et je vous dits des que je bloque merci

Posté par
nossila
re : optique 31-10-09 à 10:25

ce qui me pose proble c'est que j'ai mais deux relations de conjuguaison avec des origines aux centre differents donc est ce que vous faites des relation de chasle ?

j'ai 1/O1A" -1/O1A =1/f'1
ET 1/O2A' -1/O2A"= 1/f2'

Posté par
Marc35
re : optique 31-10-09 à 15:10

Pour la première :
Il faut mettre  \bar{O_1A}\,=\,\bar{O_1F_1}\,+\,\bar{F_1A}\,=\,f^'_1\,+\,\bar{F_1A}  et exprimer  \bar{O_1A^{''}}  en fonction de \bar{F_1A}.
Pour la deuxième :
Il faut faire  \bar{O_2A^{''}}\,=\,\bar{O_2O_1}\,+\,\bar{O_1A^{''}}  pour pouvoir utiliser la valeur trouvée précédemment.
Et aussi \bar{O_2A^'}\,=\,\bar{O_2F^'_2}\,+\,\bar{F^'_2A^'}\,=\,f^'_2\,+\,\bar{F^'_2A^'}

Posté par
nossila
re : optique 31-10-09 à 15:18

mais O1F1= -f'1
non ?

Posté par
Marc35
re : optique 31-10-09 à 15:28

Exact,  \bar{O_1F_1}\,=\,-f^'_1

Posté par
nossila
re : optique 31-10-09 à 15:32

c'est bon j'arrive a la meme relation que vous sauf que j'ai + e au dénominateur et non -e

Posté par
Marc35
re : optique 31-10-09 à 15:36

-e ==> cela vient de \bar{O_2O_1}\,=\,-e

Posté par
nossila
re : optique 31-10-09 à 16:03

donc oui c'est bon je trouve pareil

il faut ensuite que j'exprime le grandissement en fonction de x x' f1' et f2'
je trouve = (f2'+x')/(-e-f1'+x)

je ne sais pas si c'est ça vu que il y a e alors qu'on ne me le demande pas

Posté par
Marc35
re : optique 31-10-09 à 16:29

Je trouve   \gamma\,=\,\frac{f^'_1}{f^'_2}\,\frac{\bar{F^'_2A^'}}{\bar{F_1A}}
avec  \bar{F^'_2A^'}\,=\,\pm\,x^'
et     \bar{F_1A}\,=\,\pm\,x
selon les positions de A' et F'2 d'une part, et de A et F1 d'autre part .
Cela fait 4 cas possibles mais je n'ai pas regardé de près : certains sont peut-être impossibles.

Posté par
nossila
re : optique 31-10-09 à 16:36

moi je suis parti de la relation= O2A'/O2A
c'est bien celle la que vous utilisez ?

Posté par
Marc35
re : optique 31-10-09 à 16:52

Le grandissement du système est le produit des grandissements des deux lentilles :
\gamma\,=\,\gamma _1 \gamma _2\,=\, \frac{\bar{O_1A^{''}}}{\bar{O_1A}}\,\frac{\bar{O_2A^'}}{\bar{O_2A^{''}}}
A'' étant la position de l'image intermédiaire
Les valeurs des deux rapports  \frac{\bar{O_1A^{''}}}{\bar{O_1A}}  et   \frac{\bar{O_2A^'}}{\bar{O_2A^{''}}}  sont tirées des relations de conjugaison

Posté par
nossila
re : optique 31-10-09 à 17:31

je bloque je n'arrive pas a la meme relation

j'arrive a O1A"*(f2'+x)/(-f1'+x)*O2A"

Posté par
Marc35
re : optique 31-10-09 à 18:12

Il ne faut pas qu'il reste A''... Il faut éliminer tout ce qui se rapporte à A'', un peu comme dans la question précédente.
Veux-tu que je te mette le calcul entier ou le début du calcul ?

Posté par
nossila
re : optique 31-10-09 à 18:47

je veux bien que vous mettez juste le debut
car je ne vois pas trop par quoi remplacer mes A" en fait

Posté par
Marc35
re : optique 31-10-09 à 18:53

Voici le calcul pour  \frac{\bar{O_1A^{''}}}{\bar{O_1A}}
\frac{1}{\bar{O_1A^{''}}}\,-\,\frac{1}{\bar{O_1A}}\,=\,\frac{1}{f^'_1}
\frac{1}{\bar{O_1A^{''}}}\,=\,\frac{1}{f^'_1}\,+\,\frac{1}{\bar{O_1A}}\,=\,\frac{\bar{O_1A}\,+\,f^'_1}{f^'_1\,\bar{O_1A}}
\bar{O_1A^{''}}\,=\,\frac{f^'_1\,\bar{O_1A}}{\bar{O_1A}\,+\,f^'_1}
\frac{\bar{O_1A^{''}}}{\bar{O_1A}}\,=\,\frac{f^'_1}{\bar{O_1A}\,+\,f^'_1}
\frac{\bar{O_1A^{''}}}{\bar{O_1A}}\,=\,\frac{f^'_1}{\bar{O_1F_1}\,+\,\bar{F_1A}\,+\,f^'_1}
Or  \bar{O_1F_1}\,=\,-f^'_1
\frac{\bar{O_1A^{''}}}{\bar{O_1A}}\,=\,\frac{f^'_1}{-f^'_1\,+\,\bar{F_1A}\,+\,f^'_1}
\frac{\bar{O_1A^{''}}}{\bar{O_1A}}\,=\,\frac{f^'_1}{\bar{F_1A}}

Posté par
nossila
re : optique 31-10-09 à 18:59

merci je vais bien m'y pencher dessus et je vous dis si j'ai un probleme

Posté par
nossila
re : optique 31-10-09 à 19:09

merci beaucoup j'ai reussis la deuxieme partie et j'arrive a la bonne relation

Posté par
nossila
re : optique 31-10-09 à 19:22

je vais essayer de continuer

Posté par
Marc35
re : optique 31-10-09 à 20:03

OK

Posté par
nossila
re : optique 01-11-09 à 10:26

désolé de vous déranger à nouveau mais je n'y arrive vrement pas on me dit qu'on définit les point principaux H et H' de (S) qui son les conjugués pour lesquels le grandissement vaut 1
il faut calculer x et x' pour le couple(H,H') en fonction de f1' f2' et

donc je suis partit de ma relation de grandissement j'ai remplacé mon x' par celui qu'on avait trouvé avant j'ai donc une relation avec que des x  mai qui ne se resolve pas car g du x mais aussi du x² qui bloque
faut il plutot faire une autre relation ?

Posté par
Marc35
re : optique 01-11-09 à 13:39

Le point A particulier s'appelle H et le point A' particulier (qui correspond à H) s'appelle H'.
On a :   \gamma\,=\,\frac{f^'_1}{f^'_2}\,\frac{\bar{F^'_2H^'}}{\bar{F_1H}}\,=\,1
==>   \frac{\bar{F^'_2H^'}}{\bar{F_1H}}\,=\,\frac{f^'_2}{f^'_1} ==>  \frac{\bar{F^'_2H^'}}{\bar{F_1H}}\,>\,0  donc  \bar{F^'_2H^'}  et  \bar{F_1H}  sont de même signe.
Autrement dit, si H est à gauche de F1, H' est à gauche de F'2, et, si H est à droite de F1, H' est à droite de F'2.
Donc deux solutions...
\frac{\bar{F^'_2H^'}}{\bar{F_1H}}\,=\,\frac{-f^{'2}}{\bar{F_1H}(f^'_1+f^'_2-e)-f^{'2}_1}\,=\,\frac{f^'_2}{f^'_1}
En faisant le calcul, tu dois pouvoir trouver :
\bar{F_1H}\,=\,f^'_1\,\frac{f^'_1-f^'_2}{f^'_1+f^'_2-e}
On a :
\bar{O_1O_2}\,=\,\bar{O_1F^'_1}\,+\,\bar{F^'_1F_2}\,+\,\bar{F_2O_2}
e\,=\,f^'_1\,+\,\bar{F^'_1F_2}\,+\,f^'_2
\bar{F^'_1F_2}\,=\,e\,-\,f^'_1\,-\,f^'_2
\bar{F_2F^'_1}\,=\,f^'_1\,+\,f^'_2\,-\,e
Selon les positions de F'1 et F2 :
f^'_1\,+\,f^'_2\,-\,e\,=\,\pm\Delta

Donc :  \bar{F_1H}\,=\,f^'_1\,\frac{f^'_1-f^'_2}{\pm\Delta}
Donc :
x\,=\,|\bar{F_1H}|\,=\,f^'_1\,\frac{|f^'_1-f^'_2|}{\Delta} ==> 2 solutions pour H : il est situé à x (que l'on vient de trouver) de chaque côté de F1.

\bar{F^'_2H^'}\,=\,\bar{F_1H}\,\frac{f^'_2}{f^'_1}
\bar{F^'_2H^'}\,=\,\frac{f^'_2}{f^'_1}\,f^'_1\,\frac{f^'_1-f^'_2}{\pm\Delta}
\bar{F^'_2H^'}\,=\,f^'_2\,\frac{f^'_1-f^'_2}{\pm\Delta}
x^'\,=\,|\bar{F^'_2H^'}|\,=\,f^'_2\,\frac{|f^'_1-f^'_2|}{\Delta} ==> 2 solutions pour H' : il est situé à x' (que l'on vient de trouver) de chaque côté de F'2.
Mais il n'y a pas 4 solutions. Il faut tenir compte de la restriction trouvée au début :
si H est à gauche de F1, H' est à gauche de F'2, et, si H est à droite de F1, H' est à droite de F'2.

Posté par
nossila
re : optique 01-11-09 à 14:09

ce qui me pose probleme c'est pour trouver F1H au début

vous faites bien un produit en croix mais comment vous faites sortir le F2'H'?

Posté par
Marc35
re : optique 01-11-09 à 14:26

Je ne suis pas sûr de bien comprendre ta question mais, pour continuer le calcul, je prends l'égalité de droite
\frac{-f^{%272}_2}{\bar{F_1H}(f^%27_1+f^%27_2-e)-f^{%272}_1}\,=\,\frac{f^%27_2}{f^%27_1}
Je simplifie par f'2 et je fais un produit en croix effectivement.

Posté par
Marc35
re : optique 01-11-09 à 14:31

Ce qui me donne :

\bar{F_1H}(f^'_1+f^'_2-e)-f^{'2}_1\,=\,-f^'_2f^'1

Posté par
Marc35
re : optique 01-11-09 à 14:32

\bar{F_1H}(f^%27_1+f^%27_2-e)-f^{%272}_1\,=\,-f^%27_2f^'_1

Posté par
nossila
re : optique 01-11-09 à 14:40

merci c'est bien ça qui me posait probleme je partait de la mauvaise expression

Posté par
nossila
re : optique 01-11-09 à 14:42

cependant je trouve la question suivante etrange car j'ai l'impression que c'est la meme on me dit qu'on désigne F et F' les foyer objet et image du systeme et il faut calculer F1F ET F2'F'
mais ce n'est pas la meme chose qu'avec H ?

Posté par
Marc35
re : optique 01-11-09 à 16:02

"mais ce n'est pas la même chose qu'avec H ? " ==> Non, H et H' sont les points où le grandissement du système est égal à 1.
F et F' sont respectivement les foyers objet et image du système considéré globalement.
Donc je pense qu'il faut reprendre les définitions de base des foyers objet et image. Si on met une source en F, il doit ressortir un faisceau parallèle. Si on fait entrer un faisceau parallèle, on doit obtenir un point en F'.

Posté par
nossila
re : optique 01-11-09 à 16:09

oui mais cela on ne peut l'utiliser que pour les construction le fait que l'objet ou l'image se trouve à l'infini ne peut etre utilisé ici si ?

Posté par
Marc35
re : optique 01-11-09 à 17:45

Il suffit de reprendre la formule pour A et A'.
\bar{F^'_2A^'}\,=\,\frac{-f^{'2}\bar{F_1F}}{\bar{F_1F}(f^'_1+f^'_2-e)-f^{'2}_1}
A' est l'image de F, foyer image du système. Par définition, l'image est à l'infini.
Donc il faut trouver \bar{F_1F} pour avoir :
\frac{-f^{'2}\bar{F_1F}}{\bar{F_1F}(f^'_1+f^'_2-e)-f^{'2}_1}\,\rightarrow\,\infty
Donc  \bar{F_1F}(f^'_1+f^'_2-e)-f^{'2}_1\,=\,0
\bar{F_1F}\,=\,\frac{f^{'2}_1}{f^'_1+f^'_2-e}
Selon les positions de F2 et F'1 :
\bar{F_1F}\,=\,\frac{f^{'2}_1}{\pm\Delta}

Posté par
Marc35
re : optique 01-11-09 à 18:02

Il n'y a pas 2 foyers !...
Selon le système, les points F2 et F'1 sont dans un ordre donné et il n'y a qu'un seul foyer objet.
Mais la position de F est différente si l'on a  O1, F'1, F2, O2  ou  O1,  F2, F'1, O2.

Posté par
Marc35
re : optique 01-11-09 à 19:16

\bar{F^'_2F^'}\,=\,\frac{-f^{'2}\bar{F_1A}}{\bar{F_1A}(f^'_1+f^%27_2-e)-f^{'2}_1}
F' est l'image du point A qui est à l'infini.
Donc \bar{F_1A}\,\rightarrow\,\infty

Posté par
nossila
re : optique 02-11-09 à 10:00

oula jamais je n'aurais pensé à ça

Posté par
nossila
re : optique 02-11-09 à 10:21

et on trouve pareil pour F2'F'
en divisant en haut et en bas par F1A
c'est bien ça ?

Posté par
Marc35
re : optique 02-11-09 à 13:10

Citation :
on trouve pareil pour F2'F'
==> pas tout à fait
En effet :
\bar{F^'_2F^'}\,=\,\frac{-f^{'2}_2\bar{F_1A}}{\bar{F_1A}(f^'_1+f^'_2-e)-f^{'2}_1}
\bar{F^'_2F^'}\,=\,\frac{-f^{'2}_2}{(f^'_1+f^'_2-e)-\frac{f^{'2}_1}{\bar{F_1A}}
Si  \bar{F_1A}\,\rightarrow\,\infty :
\bar{F^'_2F^'}\,\rightarrow\,\frac{-f^{'2}_2}{f^'_1+f^'_2-e}
\bar{F^'_2F^'}\,=\,\frac{-f^{'2}_2}{f^'_1+f^'_2-e}
Donc, comme pour F, on remplace  f^'_1+f^'_2-e  par  \pm\Delta :
\bar{F^'_2F^'}\,=\,\frac{-f^{'2}_2}{\pm\Delta}

Là encore, il n'y a pas deux foyers images. Selon le système, les points F2 et F'1 sont dans un ordre donné et il n'y a qu'un seul foyer image.
Mais la position de F' est différente si l'on a  O1, F'1, F2, O2  ou  O1,  F2, F'1, O2. A priori, ce n'est pas précisé dans l'énoncé, si j'ai bien compris...
Si on a + pour F, on a + pour F'.
Si on a - pour F, on a - pour F'.
Cela selon l'ordre des points  F'1 et  F2 (voir l'explication pour F).
Pour F et F', les formes des expressions sont similaires mais on a f'1 pour F et, f'2 et un signe - pour F'.

Posté par
Marc35
re : optique 02-11-09 à 13:22

Il y a un indice 2 qui s'est perdu de temps à autre dans  f^{'2}_2 au numérateur de l'expression ... Désolé...
On peut introduire dans l'expression de x' mais je crois que ça complique parce qu'on a toujours  f^'_1+f^'_2-e\,=\,\pm\Delta. On ne peut pas simplifier davantage l'écriture parce que la valeur absolue d'une somme n'est pas égale à la somme des valeurs absolues.

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