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Niveau école ingénieur
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Optique, lentilles minces

Posté par
ClaireM
11-09-10 à 17:28

Bonjour,
voici mon exercice :


Un système optique est constitué par deux lentilles convergentes minces L1 et L2, de me^me axe, de distances focales respectives 2cm et 5cm. La distance O1O2 entre les lentilles est égale a 10 cm.

A. Faire un schéma

B. On dispose un objet AB de hauteur 1cm a 3cm de L1 (dans l'espace objet reel).
Determinez les caracteristiques de l'image A1B1 donnée par L1.

Je trouve O1A1 = 6cm
Et A1B1 = -2 cm


Que peut-on dire de A1B1 par rapport à L2 ?

Je pense que c'est un objet virtuel puisqu'il est situé après F2

C. Chercher l'image A'B' de A1B1 donné par L2.

Et c'est la que j'ai un problème !
Je trouve O2A' = -20cm

Est ce possible ?!


Merci d'avance !
Claire.


Optique, lentilles minces

Posté par
Marc35
re : Optique, lentilles minces 11-09-10 à 19:31

Bonsoir,

Citation :
Je pense que c'est un objet virtuel puisqu'il est situé après F2

Ce n'est pas parce qu'il est situé après F2 qu'il est virtuel.

Posté par
ClaireM
! 11-09-10 à 19:48

Qu'elle est la condition pour qu'il le soit alors ? (Et pour la suite, qu'en dites-vous ?)

Posté par
Marc35
re : Optique, lentilles minces 11-09-10 à 20:01

Pour que l'objet A1B1 soit virtuel, il faut que la lentille L2 l'empêche de se former. Autrement dit, il faudrait que l'image A1B1 de l'objet AB soit située derrière la lentille L2.
Par contre, si O1A1 vaut 6 cm, l'image A1B1 est située après F2. Dans ce cas, A1B1 est un objet réel pour L2 mais l'image A'B' est virtuelle et située du même côté que l'objet par rapport à L2.
Donc O2A' = -20cm  est un résultat normal.
Ceci dit, il faut que je refasse tous les calculs pour voir s'il n'y a pas d'erreur.

Posté par
Marc35
re : Optique, lentilles minces 11-09-10 à 20:08

Les résultats sont exacts.
L'image A'B' se trouve donc à -20 cm et est virtuelle.
Le grossissement dû à L2 est 5 et l'image est droite (et virtuelle).

Posté par
Marc35
re : Optique, lentilles minces 11-09-10 à 20:11

"l'image est droite" ==> par rapport à A1B1
Donc, par rapport à l'objet AB, elle est inversée bien sûr...

Posté par
Marc35
re : Optique, lentilles minces 11-09-10 à 20:12

"grossissement" ==> grandissement

Posté par
ClaireM
re : Optique, lentilles minces 11-09-10 à 20:21

Je dirais me^me que A'B' se trouve avant L1. Quels sont les traits de construction permettant de le creer, je n'y parviens pas..!

Optique, lentilles minces

Posté par
ClaireM
re : Optique, lentilles minces 11-09-10 à 20:24

Voici les traits de construction de A1B1

Optique, lentilles minces

Posté par
Marc35
re : Optique, lentilles minces 11-09-10 à 20:36

Citation :
Je dirais me^me que A'B' se trouve avant L1

Exact...
Je vais faire un schéma. Il me faut un petit peu de temps...

Posté par
ClaireM
re : Optique, lentilles minces 11-09-10 à 20:46

Génial ! Merci beaucoup

Posté par
Marc35
re : Optique, lentilles minces 11-09-10 à 21:18

Le schéma

Optique, lentilles minces

Posté par
Marc35
re : Optique, lentilles minces 11-09-10 à 21:20

L'échelle a été multipliée par 2 dans le sens vertical parce que je craignais que ce soit trop petit. Mais c'est à peine utile... AB serait quand même petit...

Posté par
ClaireM
re : Optique, lentilles minces 11-09-10 à 21:32

Ah ouais..! Donc A'B' est image virtuelle, plus grande et droite par rapport a A1B1.

Mais que peut on dire de A'B' par rapport a AB ?

Et aussi, pour ce doublet de lentilles, comment dterminer les positions du foyer objet et du foyer image ?

Posté par
Marc35
re : Optique, lentilles minces 12-09-10 à 00:27

Citation :
Mais que peut on dire de A'B' par rapport a AB

A'B' est virtuelle, renversée par rapport à AB et du même côté.
On ne peut rien en dire d'autre, je pense.

Posté par
Marc35
re : Optique, lentilles minces 12-09-10 à 10:22

J'en ai oublié une partie...

Citation :
Et aussi, pour ce doublet de lentilles, comment dterminer les positions du foyer objet et du foyer image ?

Il faut revenir aux définitions des foyers objet et image.
Pour le foyer objet, c'est le point où, si on y place un source ponctuelle, il sort un faisceau parallèle. Donc il faut remonter en partant de la fin. S'il sort de L2 un faisceau parallèle, c'est que l'objet est en F2. Et cet objet est l'image de la source se trouvant devant L1. Cela revient donc à trouver la position de l'objet devant L1, connaissant la distance focale et la position de l'image (==> relation de conjugaison)
3$\frac{1}{\bar{O_1F_2}}\,-\,\frac{1}{\bar{O_1F}}\,=\,\frac{1}{f'}
3$\frac{1}{\bar{O_1F}}\,=\,\frac{1}{\bar{O_1F_2}}\,-\,\frac{1}{f'}
3$\frac{1}{\bar{O_1F}}\,=\,\frac{1}{5.10^{-2}}\,-\,\frac{1}{2.10^{-2}}
3$\frac{1}{\bar{O_1F}}\,=\,\frac{2.10^{-2}\,-\,5.10^{-2}}{10.10^{-4}}
3$\bar{O_1F}\,=\,\frac{10.10^{-4}}{-\,3.10^{-2}}
3$\bar{O_1F}\,=\,-\frac{10}{3}.10^{-2}
3$\bar{O_1F}\,\simeq\,-\,3,3\,\,cm
Donc à 3,3 cm devant L1
Pour le foyer image, le principe est le même mais dans l'autre sens.

Posté par
Marc35
re : Optique, lentilles minces 12-09-10 à 11:54

Pour le foyer image, ce n'est peut-être pas très clair...
Un faisceau parallèle arrive sur L1 donc converge en F1. L'image de F1 par L2 est le foyer image.

Posté par
Marc35
re : Optique, lentilles minces 12-09-10 à 11:56

Concernant A'B' par rapport à AB, on peut ajouter que le grandissement est -10 (==> -2 x 5 )

Posté par
ClaireM
re : Optique, lentilles minces 12-09-10 à 12:13

J'ai refait mes calculs et je trouve que A'B' = -10cm ! Est ce juste ?!

Posté par
ClaireM
re : Optique, lentilles minces 12-09-10 à 12:14

Je travaille la question des foyers et je vous dit si j'ai rencontrer un problème dans la comprehension ! Merci infiniment !!

Posté par
Marc35
re : Optique, lentilles minces 12-09-10 à 12:24

Oui, A'B' = -10 cm

Posté par
ClaireM
re : Optique, lentilles minces 12-09-10 à 12:36

Si j'ai bien compris :
Pour trouver la position du foyer objet on considère que si un faisceau parallèle à l'axe optique emerge de L2 c'est que l'objet est situé en F2. F2 etant lui même l'image d'un objet situé devant L1. On cherche donc la position de l'objet situé devant L1.

En revanche, comment avez vous fait pour trouvez la relation de conjuguaison ? Je n'y parviens pas.

Posté par
ClaireM
re : Optique, lentilles minces 12-09-10 à 12:45

Et f' est-ce O1F'1 ou O2F'2 ou O1F'2 ??!

Posté par
ClaireM
re : Optique, lentilles minces 12-09-10 à 12:52

Je pense que f' = O1F'1 !
(N'est-ce pas ?!!)

Posté par
Marc35
re : Optique, lentilles minces 12-09-10 à 12:56

La relation de conjugaison générale s'écrit :
3$\frac{1}{\bar{OA^'}}\,-\,\frac{1}{\bar{OA}}\,=\,\frac{1}{f^'}
O : centre optique de la lentille
A': position de l'image
A : position de l'objet
f': distance focale

Donc ici :
O  ==> O1
A' ==> F2
A  ==> F   (foyer objet que l'on cherche)
f' ==> O1F'1 = f'1

3$\frac{1}{\bar{O_1F_2}}\,-\,\frac{1}{\bar{O_1F}}\,=\,\frac{1}{f'_1}

Posté par
ClaireM
re : Optique, lentilles minces 12-09-10 à 13:01

Ah ! Ok ! Merci !

Posté par
ClaireM
re : Optique, lentilles minces 12-09-10 à 14:29

Est ce que la relation de conjuguaison pour trouver la position du foyer image est :
1/O2F - 1/O2F2 = 1/f ??

Avec f = F2O2

Posté par
Marc35
re : Optique, lentilles minces 12-09-10 à 15:28

Pas tout à fait...
3$\frac{1}{\bar{O_2F^'}}\,-\,\frac{1}{\bar{O_2F_1}}\,=\,\frac{1}{\,f^'_2\,}

3$f^'_2\,=\,\bar{O_2F^'_2}

F' : foyer image de l'ensemble
Le faisceau parallèle sur L1 converge en F1 (pas en F2). Donc l'objet pour L2 est en F1.

Posté par
ClaireM
Génial ! 12-09-10 à 16:58

Merciii !

Posté par
ClaireM
Voyons voir ! 12-09-10 à 17:07

Je trouve environs 8.6 cm, est-ce juste ?

Posté par
ClaireM
En plus..! 12-09-10 à 17:15

Qu'obtient t-on si l'on trace la marche d'un rayon incident parallèle a l'axe optique ?

Et si l'on trace la marche d'un rayon emergent parralèle a l'axe optique ?

Posté par
ClaireM
Erratum 12-09-10 à 17:16

parallèle* (Oups !).

Posté par
ClaireM
re : Optique, lentilles minces 12-09-10 à 17:22

Voici une proposition

Optique, lentilles minces

Posté par
Marc35
re : Optique, lentilles minces 12-09-10 à 17:32

Je ne trouve pas la même chose
3$\frac{1}{\bar{O_2F^'}}\,-\,\frac{1}{\bar{O_2F_1}}\,=\,\frac{1}{\,f^'_2\,}
3$\frac{1}{\bar{O_2F^'}}\,=\,\frac{1}{\,f^'_2\,}\,+\,\frac{1}{\bar{O_2F_1}}
3$\frac{1}{\bar{O_2F^'}}\,=\,\frac{1}{5.10^{-2}}\,+\,\frac{1}{-8.10^{-2}}
3$\frac{1}{\bar{O_2F^'}}\,=\,\frac{-8.10^{-2}\,+\,5.10^{-2}}{-40.10^{-4}}
3$\frac{1}{\bar{O_2F^'}}\,=\,\frac{3}{4.10^{-1}}
3$\bar{O_2F^'}\,=\,\frac{4.10^{-1}}{3}
3$\bar{O_2F^'}\,=\,\frac{4.10^{-1}}{3}
3$\bar{O_2F^'}\,=\,0,133\,\,m\,=\,13,3\,\,cm   sans tenir compte des chiffres significatifs
Compare ton calcul avec le mien

Posté par
Marc35
re : Optique, lentilles minces 12-09-10 à 17:36

Le schéma n'est pas correct pour ce qui se passe entre les lentilles.

Citation :
Qu'obtient t-on si l'on trace la marche d'un rayon incident parallèle a l'axe optique ?

Un rayon incident parallèle à l'axe optique passe par F' foyer image de l'ensemble.
Citation :
Et si l'on trace la marche d'un rayon émergent parallèle a l'axe optique ?

Un rayon émergent parallèle à l'axe optique passe par le foyer objet

Posté par
Marc35
re : Optique, lentilles minces 12-09-10 à 18:05

Le schéma

Optique, lentilles minces

Posté par
ClaireM
re : Optique, lentilles minces 12-09-10 à 18:08

Merciii !

Posté par
-Romane-
re : Optique, lentilles minces 12-09-10 à 18:13

Nouvel exo pas fini https://www.ilephysique.net/sujet-faisceau-lumineux-optique-241036.html si tu peux passer Marc..

Posté par
Marc35
re : Optique, lentilles minces 12-09-10 à 18:14

OK Romane mais pas tout de suite...

Posté par
-Romane-
re : Optique, lentilles minces 12-09-10 à 18:20

Je te donnais le lien pour demain (voir après hein).

Posté par
ClaireM
re : Optique, lentilles minces 12-09-10 à 18:26

pour moi O2F1 fait -12cm et non pas -8cm, non ?

Posté par
Marc35
re : Optique, lentilles minces 12-09-10 à 19:14

O2F1 = -12 cm, oui mais il y a une erreur dans la formule, c'est O2F'1. J'ai été distrait par quelqu'un quand j'écrivais...
Le rayon parallèle à l'axe optique entre dans L1 et passe par F'1 et F'1 a pour image F' par L2.

Posté par
Marc35
re : Optique, lentilles minces 12-09-10 à 19:32

Voir le rayon rouge sur le dernier schéma



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