Optique géométrique Rappeler le principe de la mesure de la distance focale d'une lentille mince convergente par la méthode d'autocollimation Vérifier une des propriétés de cette méthode l'aide du logiciel Optigeo On accole une lentille mince L de centre optique O et de distance focale image f' un miroir plan M perpendiculaire l'axe optique de la lentille si bien que M passe par O

Laurent Llabres

Description

Niveau: Supérieur
1 Optique géométrique 1) Rappeler le principe de la mesure de la distance focale d'une lentille mince convergente par la méthode d'autocollimation. Vérifier une des propriétés de cette méthode à l'aide du logiciel Optigeo. 2) On accole une lentille mince (L) de centre optique O et de distance focale image f' à un miroir plan (M) perpendiculaire à l'axe optique de la lentille, si bien que (M) passe par O. A B O + + (L) (M) a) Déterminer la position et le grandissement de l'image d'un petit objet transverse AB par ce système optique, c'est à dire après deux passages par (L) séparés par une réflexion sur (M). b) Si le miroir n'est pas accolé à la lentille on constate que lorsqu'on déplace l‘objet dans le logiciel il existe une position, différente du foyer objet de la lentille, pour laquelle on obtient également une image dans le même plan de front que l'objet lui-même. Vérifier ce résultat à l'aide du logiciel et expliquer le simplement. Peut-on cependant confondre cette situation avec celle souhaitée ? c) Montrer que le système complet est équivalent à un miroir sphérique dont on précisera les caractéristiques : positions du sommet et du centre. Vérifier votre résultat à l'aide du logiciel. Quel est cependant l'inconvénient d'un tel miroir sphérique simulé à peu de frais par rapport au véritable miroir sphérique équivalent ? 3) L'opérateur utilise par mégarde un miroir sphérique.

• ?? ?


• lentille


• axe optique de la lentille


• tension sinusoïdale


• positions du sommet et du centre


• miroir


• expression complète


• ???? ? et?

Sujets

• Lentille
• Miroir

Informations

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Extrait

Épreuve orale 2009

Physique II - Filière PC

Épreuve orale de Physique II - Filière PC

Optique

On observe la figure de diffraction à l’infini d’un cache plan parfaitement opaque hormis une ouverture en forme de croix. Cet objet est éclairé uniformément par un Laser He-Ne délivrant une lumière monochromatique de longueur d’onde λ = 0,633 µm. On dispose en outre d’une lentille convergente de distance focalef ’= 1 m. 1. Donner un schéma du dispositif expérimental approprié à l’obtention de la figure de diffraction de Fraunhofer (ou « à l’infini ») de cet objet.  La croix utilisée, symétrique, peut être l’une des suivantes: (1) (C(2) (= 0) C= 1) y y

O

b

x

O

x

a La largeur de chacune des branches esta; la longueur de chacune des branches estb > aetλ. On rappelle que la transmittanceTd’un écran partiellement transparent est le rapport del’amplitudede la vibration lumineuse trans- mise parl’amplitudede la vibration lumineuse incidente: ainsi, la transmittance d’un écran parfaitement opaque est égale à 0, celle d’un trou dans l’écran est égale à 1. La croix (2) est parfaitement transparente, mais les branches de la croix (1) (parties ombrées) n’ont qu’une transmittance de 0,5 ; le carré central a en revanche une transmittance de 1. 2. Déterminer l’intensitéI(X,Y)en un point de l’écran d’observation de coordonnées(X,Y)pour la croix (1). La figure de diffraction est tracée avec le logiciel Diffint [Fichier i23001.exo, choixC= 0]. L’unité de longueur utilisée est le mm. Évaluer les valeurs deaetb. 3. Comparer avec l’intensité obtenue avec la croix (2) [choixC=1] et interpréter. 4. On réalise avec la croix (1) le montage représenté par la figure ci-dessous dans lequel on a ΩF’ =f ’, OΩ = 2.f ’= ΩO’.  Au plan focal image (Π ) de (L) on place une plaque de verre (P) parfaitement transparente, sauf sur la droite (F’x) qui est F’ masquée par un long trait de feutre noir, totalement absorbant. a) Qu’observe-t-on sur l’écran d’observation (E) en l’absence de (P) ? b) Qu’observe-t-on sur l’écran une fois la plaque (P) insérée ? Y

O

croix (1)

Ω

(L)

F’

(P)

O’

(E)

z

1