travaux pratiques de physique optique 2 : les lentilles service de physique biomédicale université...
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Travaux Pratiques de Physique
Optique 2 : Les Lentilles
Service de Physique Biomédicale
Université de Mons
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Plan
Rappel Théorique Lentilles Convergentes/Divergentes Loi de Snell-Descartes Association de Lentilles Le Microscope
Manipulation Mesure de la Distance Focale de Lentilles Association de Lentilles Indice de Réfraction d’une Lame de Verre Mesure de la Largeur d’un Objet Précautions d’Emploi
Résumé
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Rappels ThéoriqueLentilles Convergentes/Divergentes
Convergente Divergente
FiFo FoFi
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Rappels ThéoriqueLoi de Snell-Descartes
Permet de rendre compte des trajets des rayons lumineux dans toutes les situations :
fqp
111
FiFo FoFi
qp
f
O I
p
q
f
O I
Côté p>0 Côté q>0 Côté p>0 Côté q>0
C C
Côté q<0 Côté p<0 Côté q<0 Côté p<0
> >
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Rappels ThéoriqueAssociation de Lentilles
f1
t
fi
Pi
t
fo f2
Po
Se comporte comme une seule lentille de foyer objet fo et de foyer image fi
21
12 )(
fft
ftffi
21
21 )(
fft
ftffo
fo fi
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Rappels ThéoriqueCorrection des défauts de l’oeil
Œil myope = œil trop long! Image formée par le cristallin DEVANT la
rétine => on voit flou!
SOLUTION : adjoindre au cristallin une lentille divergente => verre de lunette ou lentille de contact.
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Rappels ThéoriqueCorrection des défauts de l’oeil
Œil hypermétrope = œil trop court! Image formée par le cristallin DERRIERE
la rétine => on voit flou!
SOLUTION : adjoindre au cristallin une lentille convergente => verre de lunette ou lentille de contact.
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Grandissement total Ouverture numérique Résolution : on distingue deux points séparés de
total '
LM
ff
Rappels ThéoriqueLe Microscope
sinnA
Ad
2
f
L
f '
A
B
a'
b'
a’’
b’’
F0
FiF'0
F'i
L (objectif)1 L (oculaire)2
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Manipulation : Formation d’un faisceau de lumière parallèle Former un faisceau parallèle en plaçant une lentille
divergente (-8mm) contre la sortie du laser et en plaçant une lentille convergente à une dizaine de cm.
ATTENTION : vérifier que le faisceau est bien parallèle…
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Manipulation : Mesure de la distance focale d’une lentille convergente Utiliser le faisceau parallèle élargi
Placer une lentille convergente dans le faisceau et
mesurer la distance de la focale
FiFo
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Manipulation : Mesure de la distance focale d’une lentille divergente
Utiliser le faisceau parallèle élargi Placer une lentille divergente Mesurer à diverses distances de la lentille le diamètre
de la tache Extrapoler sur un graphe « diamètre en fonction de la
distance » ; pour mesurer l’intersection avec l’axe des abscisses.
FoFi
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Manipulation : Association de lentilles
Utiliser le faisceau parallèle élargi Choisir une distance de séparation des deux lentilles (t) Placer dans le faisceau parallèle une lentille divergente et une lentille
convergente
Déterminer la distance focale image résultante Vérifier la relation
21
12 )(
fft
ftffi
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Manipulation : Le Microscope – Indice de réfraction du verre
Quel objectif utiliser?
Mesurer l’épaisseur apparente ha
d’une lame de verre
(un trait sur chaque face) Mesurer l’épaisseur réelle h
de la lame (compas Palmer)
Démontrer que n = h/ha si i et r sont petits
Calculer n et son erreur
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Manipulation : Le Microscope – Largeur d’un objet
On dispose d’un oculaire muni d’un micromètre Calibration : Mesurer à combien de
graduations (y) du micromètre objet correspond 10 graduations du micromètre oculaire
→ 1 division du micromètre oculaire =
.10 μm μm
10
yy
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Manipulation : Le Microscope – Largeur d’un objet
y = 15
Dans ce cas, 1 petite graduation du micromètre oculaire vaut:15 X 10 µm / 10 = 15 µm
x = 10
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Manipulation : Le Microscope – Largeur d’un objet
Effectuer cette « calibration » pour les deux objectifs et
Déterminer l’épaisseur d’un fil de cuivre avec les deux objectifs
Attention : il y a donc 2 calibrations…
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Précautions d’emploi
Ne pas regarder dans le rayon laser
Ne pas laisser tomber les lentilles
Ne pas éteindre le laser – Utiliser l’obstructeur…
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Résumé – Résumé
Focale d’une lentille convergenteFocale d’une lentille divergenteFoyer objet d’une association de deux
lentillesIndice de réfraction d’une lame de verreEpaisseur d’un fil de cuivre