voilà la correction des exercices d'Optique posés sur ce blog il y a quelques jours:
rappelons le texte des exercices:
les réponses apparaissent au fur et à mesure
en violet
je corrige à la volée, rafraîchissez souvent votre navigateur ( CTRL + R)
exercice 1 :
on observe un clocher de 20m de haut et situé à 200m à l'aide d'une lentille de distance focale image f' = 50 cm (téléobjectif)
a) donner la vergence V de cette lentille
V = 1 / f' AN: V = 1 / 0,5 = 2 dioptries
b) placer les foyers de la lentille et tracer les rayons correspondant à la construction de l'image
( schéma de principe sans échelle de distance)
on a successivement: OA = - 200m OF = - 0,5m OF' = 0,5m
il reste à calculer OA' la distance lentille mince-image de l'objet
donc en appliquant la relation de conjugaison objet-lentille-image on a:
1 / OA' = 1/OA + 1 / OF' qui donne OA' = OA.OF' / ( OA' + OF' )
AN: OA' = -200.0,5 / (-200 + 0,5) soit OA' = 0,50125 soit environ 0,50m
l'image est donc quasiment confondue avec le foyer image ( c'est tout à fait normal car
l'objet est vraiment très loin de la lentille et le rapport OA/OF est très grand ~ 400 ! )
donc voici le schéma optique correspondant:

sur le schéma j'ai légèrement décalé l'image de sa position réelle pour rendre la figure plus
lisible...en fait l'image est en F'
c) quelle est la taille de l'image observée ?
peut-elle tenir en entier sur un capteur numérique de dimensions: 15 mm x 22,5 mm
(capteur de l'EOS 350 D de chez CANON)
le clocher a pour hauteur AB = 20 m
la taille de l'image est donnée par le rapport A'B' / AB = OA' /OA soit A'B' = OA'.AB/OA
AN: A'B' = 0,5.20/200 = 0,05m soit 5 cm
cette image ne peut tenir sur le capteur
d) qualifier cette image
l'image est réelle et inversée
exercice 2:
on veut obtenir une image de hauteur 20 mm du clocher précédent toujours placé à 200m
quelle est la distance focale maximale f' utilisable pour cette opération?
pour obtenir une image A'B' = 20 mm il faut que OA'/OA soit égal à A'B'/AB = 0,02/200 = 0,001
il faut donc que OA' soit égal à 0,001.OA = 0,2 m
or 1/OA' = 1/OA + 1/f' entraîne 1/f' = 1/OA' - 1/OA et f' = OA.OA'/OA- OA'
AN: f' = -200.0,2/(-200-0,2) qui donne f' = 0,20020 ~ 0,20m
l'objectif à utiliser doit avoir une focale image de 20 cm
exercice 3:
une lentille de vergence V = - 1,25 dioptries est placée à 1m devant un objet de hauteur 20 cm
1) qualifier l'image observée par l'oeil placé au foyer objet de la lentille
la vergence donne la focale image par f' = 1/V d'où f' = -0,80 m
je prépare le schéma ...patience
voilà c'est prêt:

on observe que l'image est plus petite que l'objet, qu'elle est virtuelle placée entre
le foyer image et la lentille
2) à quelle distance de l'oeil peut-on situer cette image ?
l'oeil est en F : donc si O est le centre de la lentille divergente OF = 0'80m
situons la position de l'image:
1/OA' = 1/OA + 1/OF' donne OA' = OA.OF'/ ( OA + OF')
AN: OA' = (-1).(-0,8)/(-1-0,8) = -0,444m
l'image est donc 44,4 cm devant la lentille, l'oeil est à 80 cm donc
l'oeil voit l'image à une distance de 124,4 cm devant lui, au travers de la lentille
j'espère que vous aviez trouvé toutes ces réponses...bonne soirée à tous jmb