Correctif travaux pratiques physique générale ULB: Lentille mince et optique
Obligatoire pour les étudiants de première année d'ingénieur civil, ingénieur architecte et bioingénieur.
Observation de la source
On a une lampe halogène, munie d’un réflecteur et d’une lentille.
Placer l’écran blanc assez loin de la source.
Déplacer la molette de réglage de la source pour changer la distance entre la lampe et la lentille incluse
dans la source.
Q1. Lorsque l’image est nette, quelle partie de la lampe halogène
voyez-vous ? Expliquez.
Lorsque l’image est nette, on aperçoit l’ampoule et en particulier, le fil
incandescent. On observe ainsi l’image grâce à la lentille intégrée qui
converge les rayons lumineux sur l’écran.
Observation de l’objet
L’objet est constitué d’un verre dépoli sur lequel est inscrit la lettre « d ».
Poser délicatement l’objet dans le porte-objet de la source.
Q2. Pouvez-vous observer une image nette ? Expliquez.
Non, il n’y a plus de lentille. Un objet est entre la source lumineuse et l’écran donc la lumière est à
nouveaux partante dans tous les sens.
Observation de la première lentille
Ajouter la lentille L1 entre l’objet et l’écran.
Placer l’écran au milieu du banc et faire glisser la lentille.
Q3. Combien d’images nettes de l’objet pouvez-vous identifier ? Expliquez.
On observe 2 images nettes mais inversées. L’une apparaît comme un « q » et l’autre comme un « p ».
Deux explications à ce phénomène :
Phénomène de retour inverse. On ne
peut pas modifier la source lumineuse par
contre nous pouvons prendre la situation
inverse en jouant sur la symétrie au niveau
des distances.
Càd que dO2 = di1
di2 = dO1
Utilisation de la loi de conjugaison.
1/f = 1/di - 1/dO
Transformons là en équation du second
degré (en di). On obtient ainsi deux
résultats. Ces deux résultats
correspondent aux deux images.
1
, Labo PHYS-H-100
Placer la lentille L1 dans une position où l’image de l’objet sur l’écran est nette.
Déplacer la molette de réglage de la source pour changer la distance entre la lampe et la lentille incluse
dans la source.
Q4. Qu’est ce qui varie au niveau de l’écran ? Expliquer.
Uniquement l’intensité de la lumière varie. Il y a plus de rayon lumineux qui convergent de la même
manière.
Placer la lentille L1 dans une position où l’image de l’objet sur l’écran est nette.
Placer un crayon contre l’objet, puis contre la lentille.
Q5. Que voyez-vous sur l’écran dans ces deux cas ?
Sur l’objet, l’image en est affectée (on voit l’ombre du crayon sur l’écran). On a bloqué la majorité
des rayons provenant du point source.
Par contre, on n’observe pas (ou presque pas) de différence quand on place le crayon sur la lentille.
Cette différence est dû au fait que dans le second cas, on a une infinité de rayons qui arrivent sur la
lentille. Le crayon ne stoppe qu’une partie des rayons lumineux.
Détermination précise
Placer sur le banc optique la lentille L1 et l’écran. En déplaçant la lentille, on peut modifier dO.
Pour chaque position de la lentille, rechercher la position de l’écran pour laquelle l’image est nette. La
mesure de cette position permet de calculer di et la distance focale.
Déterminer l’incertitude sur les mesures.
Pour différentes positions de la lentille L1, relever la position de l’écran
Quel est l'avantage de la méthode graphique par rapport à un moyennage des erreurs?
On élimine les mesures les moins précises, étant donné que si les barres d'erreur sont larges, elles
n'influencent pas la pente de la droite la plus ou la moins inclinée et passant par tous
les points. Par contre, si la mesure de ce point est précise, la droite est contrainte de passer très près
de ce point.
Si par contre, tu décides de calculer 5 valeurs de f et Delta f et que tu calcules une sorte d'erreur
moyenne au départ des Delta f, ton erreur moyenne sera plus grande dès qu'une des mesures est
imprécises. Normal... car ta moyenne pour f souffrira de la mesure
imprécise.
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