Travaux Pratiques de Physique

Optique 2 : Les Lentilles

Service de Physique Biomédicale

Université de Mons

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

Rappels ThéoriqueLentilles Convergentes/Divergentes

Convergente Divergente

FiFo FoFi

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

> >

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

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.

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.

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

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…

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

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

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

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

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

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

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…

Précautions d’emploi

Ne pas regarder dans le rayon laser

Ne pas laisser tomber les lentilles

Ne pas éteindre le laser – Utiliser l’obstructeur…

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