6.TP2 : Formation d'une image
Compétences mises en jeu
• Caractériser les foyers d’une lentille mince convergente à l’aide du modèle du rayon lumineux.
• Produire et caractériser l’image réelle d’un objet plan réel formée par une lentille mince convergente.
Matériel :
Au bureau
- ☐ Mallette d'optique (grise) pour tableau + laser pour tableau
- ☐ Grosse lanterne puissante au fond de la salle (pour mesurer la distance focale des lentilles)
Sur les paillasses des élèves
- ☐ Banc d'optique + mallette élève
I - But du TP
De nombreux appareils permettent de produire une image : appareil photo, vidéoprojecteur...
Le but de cette partie est d'analyser de quelle façon il est possible d'obtenir une image à l'aide d'une lentille mince convergente.
II - Dispositif expérimental
Le dispositif utilisé pour étudier les lentilles s'appelle un banc d'optique. Il permet d'aligner facilement les différents éléments et de mesurer les distances entre les éléments.
L'élément qui sert d'objet est un petit disque translucide, quadrillé, éclairé par une lampe.
🖑 Mettre en place le dispositif ci-contre avec une lentille de distance focale \(f' = \pu{12,5 cm}\).
III - Mesures
🖑 Placer la lentille à différentes distances de l'objet lumineux et déplacer l'écran pour obtenir une image nette.
🖉 Recopier et compléter le tableau ci-dessous.
| Distance objet-lentille (en cm) | \(\pu{50}\) | \(\pu{25}\) | \(\pu{15}\) | \(\pu{8}\) |
|---|---|---|---|---|
| Image observable (oui/non) | ||||
| Distance lentille-image (en cm) | ||||
| Taille de l'image (en cm) | ||||
| Grandissement* |
IV - Analyse des résultats expérimentaux
1. A quelle condition est-il possible d'observer l'image ?
2. Comment varie la taille de l'image lorsque l'on rapproche la lentille de l'objet ?
3. Quel est le sens de l'image par rapport à l'objet ?
4. Ajouter une ligne au tableau en calculant le rapport de la distance lentille-image sur la distance objet-lentille. Comparer les résultats au grandissement. Qu'observez-vous ?
5. Démontrer la propriété énoncée à la question 4. On pourra pour cela s'aider d'un schéma et du théorème de Thalès.