Cours et Exercices

Chapitre 1 : ► FONDEMENTS DE L’OPTIQUE GÉOMÉTRIQUE                  Chapitre 2 : ► LOIS DE DESCARTES Chapitre 3 : ► DIOPTRE ET MIROIR SPHÉRIQUE Chapitre 4 : ► SYSTEMES CENTRÉS DIOPTRIQUES Chapitre 5 : ► LENTILLES Chapitre 6 : ► L’OEIL et les instruments d’optique Chapitre 7 : ►LOUPES, OCULAIRES, MICROSCOPES ► Exercices Corrigés d'optique géometriques

Exercice 1 :   Un microscope composé est construit avec un objectif lentille (= Lentille 1) de focale f1 = 0,65cm, et une lentille oculaire (= Lentille 2) de focale f2 = 2,50cm avec la lentille 2 à droite de la lentille 1. Un petit objet (Obj1) de taille 0.032cm est placé 0.70cm à gauche de Lentille 1. La distance entre les deux lentilles est réglée de telle sorte que l'image finale (Img2), vue par l'œil, à travers l'oculaire, se trouve à la distance du point proche de l'oeil, à 20 cm à gauche de la lentille 2. 1- Indiquer ou calculer tous les paramètres d'image: d1, d1 ', d2, d2', h1, h1 ', h2, h2'. 3- Calculer la distance lentille - lentille L. 4- Calculez l 'angle Θe sous - tendu à l' œil par l 'image finale, Img2, vue à travers la lentille oculaire 2. 5- Calculez l'angle Θref sous-tendu à l'œil par l'objet original, placé au point proche, 20 cm devant l'œil et vu sans microscope. 6- A partir de Θe et Θref, calculez ...

► Retour à l’énoncé   Microscope : Un microscope est un instrument utilisé pour voir des objets qui sont trop petits pour l'œil nu. La science de l'étude de petits objets utilisant un tel instrument est appelée microscopie. Microscopique signifie invisible à l'œil à moins d'être aidé par un microscope. Il existe de nombreux types de microscopes. Le plus commun (et le premier à être inventé) est le microscope optique, qui utilise la lumière pour l'image de l'échantillon. D'autres types importants de microscopes sont le microscope électronique (à la fois le microscope électronique à transmission et le microscope électronique à balayage), l'ultramicroscope et les différents types de microscope sonde à balayage.

Étapes de la solution:   1. Dessinez les lentilles, l'objet source original (Obj1) et le récepteur de l'image finale (Oeil) sur l'axe optique, avec Obj1 dessiné comme une flèche pointant vers le haut.   2. Tracez la direction générale des rayons à travers les lentilles: De la source (Obj1) au récepteur (oeil).  3. Marquez «entré», «sortie», «non entré » et «non sortie» pour chaque lentille , en utilisant le rayon tracé à travers les deux lentilles pour déterminer quel côté de chaque lentille est «entré», quel côté est «sortie». 4. Marquez le point focal F1 pour la lentille 1 sur l'axe optique, par rapport à Obj1 et à la lentille 1. Comme f1> 0, F1 doit être sur le côté "entré" de la lentille 1. Ainsi, F1 est à gauche de Lumière1. Aussi: | D1 |> | f1 |, donc Obj1 est plus éloigné que F1 de la lentille 1.   5. Dessinez et marquez la distance d1 de l'objet comme une flèche de la lentille 1 à Obj1. Comme Obj1 est, ...

Exercice 1 : Grandissement Angulaire Une loupe est une lentille convexe unique avec une longueur focale de f = + 12.0cm (Supposons que la personne utilisant la loupe a un point proche de 25 cm et la loupe est directement devant les yeux de la personne.) (A) Quel est le grandissement angulaire lorsque cette lentille forme une image (virtuelle) à - ∞ ? Jusqu'où doit-on tenir la lentille? (B) Quel est le grandissement angulaire lorsque cette lentille forme une image (virtuelle) au point proche de la personne? À quelle distance de l'objet doit-on tenir la lentille dans ce cas?   ►Voir la solution ► Retour à la liste des exercices corrigés d'optique

  ► Retour à l’énoncé Info :  Une loupe (appelée lentille de main dans des contextes de laboratoire) est une lentille convexe qui est utilisée pour produire une image agrandie d'un objet. L'objectif est généralement monté dans un cadre avec une poignée (voir image). Une loupe de feuille se compose de beaucoup de très étroites lentilles concentriques en forme d'anneau, de sorte que la combinaison agit comme une seule lentille, mais est beaucoup plus mince. Cet arrangement est connu sous le nom de lentille de Fresnel. Une loupe peut également être utilisé pour concentrer la lumière, tels que de concentrer le rayonnement du soleil pour créer un point chaud à la mise au point pour le démarrage de l'incendie. La loupe est une icône de la fiction policière, en particulier celle de Sherlock Holmes.

1) Le symbole utilisé est celui d’une lentille convergente. De plus le fait que les rayons convergent confirme bien la nature convergente de la lentille. 2) La distance focale f’ et la vergence C d’une lentille sont liées par la relation : 3) Calcul de la vergence de la lentille : 4) Schéma : 5) Caractéristiques de l’image : L’image obtenue est : _ Renversée _ Située 3cm après le centre optique de la lentille _ D’une taille de 0,5 cm ►Retour aux énoncés

1-1) Nature de la lentille : Le symbole et le fait que les rayons convergent montrent qu’il s’agit d’une lentille convergente. 1-2) Autre type de lentille : Il existe également des lentilles divergentes. Le symbole des lentilles divergentes est le suivant : 1-3) Comment les distinguer ? Il existe trois méthodes pour différencier les lentilles convergentes des lentilles divergentes : _ Par l’observation de leur forme : les lentilles divergentes ont des bords épais et un centre fin, c’est l’inverse pour les lentilles convergentes. _ Par l’observation d’un objet à travers la lentille : l’image d’un objet proche d’une lentille est plus grande avec une lentille convergente et plus petite avec une lentille divergente. _ Par l’observation de la déviation d’un faisceau de lumière : une lentille convergente rend convergent un faisceau de lumière, une lentille divergente le rend divergent. 2-1-1) Distance focale : 2-1-2) Valeur de la distance focale : Sur le schéma...

1) Quelle est la lentille la plus convergente ? Les lentilles b et d sont des lentilles divergentes. En effet, leurs formes plus épaisses sur les bords qu’en leurs centres montrent qu’il s’agit de lentilles divergente. Les lentilles a et c sont bien des lentilles convergentes (leurs centres étant plus épais que leurs bords). Et parmi ces deux lentilles convergentes, c’est celle dont les faces sont les plus courbées qui est la plus convergente. Il s’agit donc de la lentille a. 2) Schéma de représentation des lentilles b et d : Comme nous venons de le montrer, les lentilles b et d sont des lentilles divergentes. Leur symbole est donc le suivant : 3) Deux méthodes qui permettent de reconnaître une lentille : Hormis par l’observation de leurs formes, il existe deux autres méthodes pour déterminer la nature d’une lentille. - Par l’observation d’un objet à travers la lentille : l’image d’un objet proche d’une lentille est plus grande avec une lentille conver...

Construction d’images :   Formule de conjugaison avec origine au centre optique: . Formule de grandissement avec origine au centre optique: . Formules de grandissement avec origine aux foyers: -        en appliquant le théorême de Thales aux triangles FAB et FOJ, on obtient : -        en appliquant le théorême de Thales aux triangles F’A’B’ et F’OI, on obtient : -        (Formule de Newton)   1 er Cas : , l’objet est réel et l’image est réelle.   2 ème cas : , l’objet est réel, l’image est virtuelle :   3 ème cas : , l’objet est virtuel, l’image est réelle:   ►Retour aux énoncés

Exercice 1 : On dispose d’un miroir concave de rayon R=1m. 1.    Quelle est sa distance focale ? 2.    Ce miroir est placé à la distance D=5m d’un écran. Où doit-on mettre un objet pour avoir une image nette sur l’écran ? 3.    Quel est le grandissement ? 4.    On vérifiera ces calculs en effectuant la construction.  ►Voir la solution   Exercice 2 :   Rétroviseur   Déterminer les caractéristiques d’un miroir sphérique qui donne d’un objet réel, placé à 10 m du sommet, une image droite et réduite dans le rapport 10. Faire la construction géométrique correspondante. ►Voir la solution Exercice 3: Miroir sphérique convexe On considère un miroir sphérique convexe, de centre C, de sommet S de rayon de courbure  et un objet  de hauteur 1 cm. 1. Donner la position du foyer F. 2. Déterminer l’image  de  en...

1. Le foyer F du miroir se trouve au milieu du segment [SC] et  = - 15 cm. 2. La position de A’ est obtenue à partir de la formule de conjugaison : D’où   et le grandissement est donné par : a- = 60 cm. On trouve  =- 20 cm ,  et  = 0,33 cm . L’image et l’objet sont réels. L’image est renversée et trois fois plus petite que l’objet. b.  =- 20 cm . On trouve :  =-60 cm ,  =3 et =3 cm . L’image et l’objet sont réels. L’image est renversée et trois fois plus grande que l’objet. c.  = 10 cm . L’objet est dans ce cas virtuel. On trouve = - 6cm ,  =0,6 et = 6 cm . L’image est donc réelle et de même sens que l’objet.   ►Retour aux énoncés