Focométrie I Méthode d`autocollimation II

Lycée Jean Perrin - Classe de TSI 1 E. VAN BRACKEL

TP de Physique-Chimie

TP - OG

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Focométrie

Point sécurité II Méthode de Bessel Les lampes, après une utilisation prolongée, deviennent très chaudes : faites donc attention en les manipulant. D’autre part les instruments d’optique sont fragiles, prenez-en soin. 1) Formule de conjugaison Enfin, ne mettez PAS vos doigts sur les lentilles. Objectifs : Théorie : Considérons un objet dont on veut faire l’image sur l’écran. En supposant la distance objet-écran L fixe, déterminer la/les position(s) possible(s) de la lentille. On mon• Savoir estimer rapidement / mesurer précisément la vergence d’une lentille conver- trera que dans le cas où deux positions sont possibles, la distance d entre ces deux positions est telle que gente • Appliquer une utilisation astucieuse d’une combinaison de lentilles L2 − d2 f0 = 4L La focométrie consiste à mesurer la distance focale d’une lentille, qu’elle soit convergente ou divergente. Elle est associée à la notion de formation d’images étudiée dans le TP précédent, dans le cas d’une lentille convergente (objet des parties 1 à 3). Pour une lentille divergente, les mêmes techniques ne pourront être employées, comme on ne peut pas for2) Détermination d’une distance focale inconnue mer d’image réelle ! Le but premier du TP est de pouvoir comparer différentes méthodes de mesure d’une même grandeur physique, où l’on évalue les incertitudes afin de savoir laquelle peut être la plus précise. C’est à vous ! • En plaçant l’écran à une distance suffisamment grande de l’objet (la source I Méthode d’autocollimation lumineuse + F) dont on veut faire l’image, repérer les deux positions possibles de la lentille telles que l’image soit nette à l’écran. Si jamais aucune Dans tout ce qui suit, on s’aidera d’un banc d’optique pour s’assurer des mesures correctes position n’est obtenue, reculer davantage l’écran. En déduire la distance de longueurs. focale. • A l’aide du logiciel GUM (ouvrir le fichier Bessel.gum2), estimer l’incertitude C’est à vous ! sur la distance focale. A partir des connaissances acquises au TP précédent, proposer une méthode simple utilisant une lentille convergente de vergence inconnue et un miroir, permettant de retrouver sans aucun calcul la distance focale de la lentille. Estimer l’incertitude 3) Amélioration des incertitudes (si temps) qui entache la mesure. Bien souvent il est astucieux de réitérer des mesures afin d’améliorer les incertitudes sur la On donne le résultat suivant, pour estimer l’incertitude type élargie avec un niveau de valeur d’intérêt. Ici on exploite le fait qu’une relation doit être vérifiée en plusieurs points. confiance de 95% : xmax − xmin √ ∆x = C’est à vous ! 2 3 Réitérer l’expérience pour au moins 5 valeurs de L (espacées d’environ 20 cm), L2 − d2 où les positions correspondent aux deux valeurs extrêmes de la lentille telles que l’image puis tracer le graphique A = f(L) où A = , et effectuer un ajustement est nette. 4 linéaire. Appeler le professeur ! On écrira finalement le résultat sous la forme f = x ± y cm 1

TP - OG 2. FOCOMÉTRIE

III

Méthode de Silbermann

Ecran

Le calcul de la section précédente montre qu’il existe une distance L telle qu’il n’y a qu’une position possible de la lentille où l’image est nette. Que vaut alors la distance entre l’image et l’objet ?

F S

C’est à vous ! Déterminer expérimentalement cette configuration. On procèdera par déplacements successifs de l’écran et de la lentille. En déduire la distance focale en évaluant les incertitudes.

2)

Bilan : récapituler les trois valeurs de distance focale obtenues par ces méthodes, avec les incertitudes. Laquelle semble donner la valeur la plus précise ?

IV

Détermination de la distance focale

C’est à vous ! Déterminer un protocole expérimental permettant la mesure de la distance focale d’une lentille divergente, faisant intervenir une association de lentilles.

Mesure de la distance focale d’une lentille divergente 1)

O

Association de lentilles

A faire pour mercredi prochain

Théorie : A l’aide de la formule de conjugaison, montrer que l’association de deux lentilles accolées de vergence différentes V1 et V2 est équivalente à une lentille de vergence V3 = V1 + V2 .

Rédiger un compte-rendu en n’oubliant pas de répondre aux deux points Théorie.

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