Sujet du bac S 2005: Physique Chimie Spécialité

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Description

Lunette Astronomique
Sujet du bac 2005, Terminale S, Nouvelle Calédonie

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Informations

• Publié par: le_bachelier
• Publié le: 01 janvier 2005
• Nombre de lectures: 119
• Langue: Français

Extrait

Mars2005NouvelleCalédonie EXERCICEI. LALUNETTEDEKEPLER(4points)
L’importancedesobservationsréaliséesparGaliléeàl’aidedelalunetteconduitKepleràrédiger,en
1610,lepremiertraitémoderned’optique,leDioptricae.
Le point central du Dioptricae est l’étude des phénomènes liés aux lentilles. À l’aide de l’optique
géométrique,Keplerexpliquecommentonagranditouréduituneimagegrâceàunchoixjudicieuxde
lentilles. Il décrit la lunette galiléenne mais propose un nouveau montage utilisant deux lentilles
convergentes.
Une lunette de Kepler, appelée aussi lunette astronomique est constituée de deux lentilles minces
Dconvergentes, d’axe optique commun ( ). Une modélisation de cette lunette est constituée de la manière
suivante :
· l’objectif (L) est une lentille convergente de distance focale f' = 250 mm, de diamètre1 1
D=25mm,decentreoptiqueO ;1
· l’oculaire(L)estunelentillededistancefocalef'=50mm,decentreoptiqueO.2 2 2
1. Schémadelalunette
1
Compléter le schéma n°1 reproduit à l’échelle sur l’axe horizontal, de L’ANNEXE
2
ÀRENDREAVECLACOPIE en plaçant la lentille (L ) de telle façon que le foyer objet F de2 2
l’oculaire coïncide avec le foyer image F’ de l’objectif.1
2. Imagesetgrossissement
L’astreobservéestàl’infini,sondiamètreABestperpendiculaireàl’axeoptiqueenA.Touslesrayons
issusdeBsontparallèlesentreeuxetfontavecl’axeoptiqueunangle q quiestlediamètreapparentde
l’astre.UndesrayonsissudeBestreprésentésurlesschémasdeL’ANNEXEÀRENDREAVECLA
COPIE.
2.1. L’objectif(L)donne,del’astreobservé,uneimageAB.1 1 1
Sur le schéma n°1 deL’ANNEXEÀRENDREAVECLACOPIE, construire l’image A B en1 1
justifiant la méthode choisie.
2.2. Où se forme l’image définitive A B donnée par l’oculaire (L ) ? Justifier la réponse.2 2 2
2.3. Compléter la figure en traçant le rayonémergeant de la lunette correspondant au rayon incident
tracé issu de B. Justifier les tracés nécessairesà cette construction.
q '2.4. OnappellegrossissementGd’uninstrumentd’optiquelerapportG = .q
q’estl’anglesouslequelonvoitl’imagedonnéeparl’instrument.
qestl’anglesouslequelonvoitl’objetàl’œilnu.
Pourlesanglespetitsetexprimésenradians,tanq » q
Après avoir indiqué q’ sur le schéma n°1 de L’ANNEXE À RENDRE AVEC LA COPIE,
montrer que, pour la lunette de Kepler modélisée à la question 1, le grossissement a pour
f '
1expressionG = .f '
2
En déduire la valeur du grossissement de cette lunette.
2.5. L’expériencemontrequelesplusbellesimagesduciels’obtiennentavecdesgrossissementsdont
lavaleur est inférieureà un nombre N. Ce nombre est identique àlavaleurdudiamètreDde
l’objectif,expriméenmillimètre, soitici25.L’idéalpourl’instrumentétudiéiciestdedisposer
Nd’unegammed’oculairespermettantdesgrossissementsde àN.Àpartird’ungrossissement
7
égalàNlesimagesparaissentflouesàl’œilhumain.
Déterminer pour l’instrument étudié, les deux valeurs extrêmes de f' correspondant à ces2
grossissements.3. Cercleoculaire
3.1. Définir le cercle oculaire
3.2. Sur le schéma n°2 deL’ANNEXEÀRENDREAVECLACOPIE, construire le cercle oculaire.
Quel est son intérêt pratique ?
4. Nouvelleimageetgrandissement
Onapprochel’oculairede5mmversl’objectif.
4.1. Déterminer, par le calcul, la position de l’image définitive A B .3 3
4.2. Calculer le grandissement g de l’oculaire dans ce cas.ANNEXE EXERCICE I :schéman°1 +Échelle½ sur l’axe horizontal +Pas de souci d’échelle sur l’axe vertical 2cm
(L)1
B¥
q
A¥ O1
ANNEXE EXERCICE I :schéman°2 +Échelle½ sur l’axe horizontal +Pas de souci d’échelle sur l’axe vertical 2cm
(L)1
B¥
qA¥ O1