Optique
Optique Géométrique
Étude expérimentale de la formation des images par des lentilles convergentes et divergentes, vérification des lois de conjugaison et de grandissement.
Introduction
L'optique géométrique décrit la propagation de la lumière sous forme de rayons. L'ECE permet de vérifier les lois de Descartes, d'étudier la formation d'images par des lentilles minces, de mesurer des distances focales et de construire des instruments d'optique (lunette, microscope). L'élève manipule un banc d'optique pour effectuer des mesures précises.
Contenu détaillé
1. Lentilles minces et formation d'images
- •Lentille convergente (bords minces) : fait converger les rayons parallèles au foyer F'
- •Lentille divergente (bords épais) : fait diverger les rayons
- •Distance focale f' = 1/V (vergence V en dioptries, δ)
- •Relation de conjugaison : 1/OA' - 1/OA = 1/f' (formule de Descartes)
2. Protocole expérimental type
- •Aligner source lumineuse, objet, lentille et écran sur un banc d'optique
- •Déplacer l'écran jusqu'à obtenir une image nette (pour un objet réel)
- •Mesurer OA (distance objet-lentille) et OA' (distance lentille-image)
- •Vérifier la relation de conjugaison : tracer 1/OA' en fonction de 1/OA
- •Mesurer le grandissement γ = A'B'/AB = OA'/OA
3. Instruments d'optique
- •Loupe : lentille convergente de courte focale (image virtuelle agrandie)
- •Lunette astronomique : objectif convergent + oculaire convergent
- •Microscope : objectif de très courte focale + oculaire
- •Grossissement et résolution : limites liées à la diffraction
Matériel expérimental
Banc d'optique gradué
Support pour aligner et mesurer les positions des éléments optiques
Lentilles minces (f' = 5 à 50 cm)
Éléments optiques à étudier (convergentes et divergentes)
Source lumineuse + objet (lettre F)
Créer un objet lumineux de taille connue
Écran blanc
Recevoir l'image réelle formée par la lentille
Vocabulaire
Vergence : Inverse de la distance focale : V = 1/f' en dioptries (δ)
Foyer image F' : Point où convergent les rayons parallèles à l'axe après traversée de la lentille
Grandissement γ : Rapport de la taille de l'image à la taille de l'objet : γ = A'B'/AB
Image réelle : Image formée par convergence effective des rayons (projetable sur un écran)
Sujets type Bac ECE
- 1Déterminer la distance focale d'une lentille convergente par deux méthodes
- 2Vérifier la relation de conjugaison de Descartes sur un banc d'optique
- 3Construire une lunette astronomique et mesurer son grossissement
