ENSEIGNER
dimanche 19 novembre 2017
icar Vesion anglaise

THEME: Optique 1S
  -  Première (Première (prog. 2011))  -  Physique

Activité 2: construction de l'image formée par une lentille mince convergente, mise en relation du schéma et du montage

 

1. Représenter une lentille mince convergente de vergence C = 3 d et son axe principal. Faire figurer son centre optique O, ses foyers principaux objet et image F et F’ et ses plans focaux objet et image.

2. L’objet utilisé au laboratoire est situé à 50 cm de le lentille 1 de vergence C = +3 d. Par un schéma à l’échelle (1/10 ; ½), trouver la position et la taille de l’image. Comparez vos résultats aux valeurs trouvées expérimentalement.

Calculer la position et la taille de l’image. Les valeurs trouvées sont-elles cohérentes avec les résultats précédents ?

Refaire le même travail avec la lentille 2 de vergence C = +8 d.


But: construction de l'image formée par une lentille mince convergente, mise en relation du schéma et du montage

Cette activité introduit la méthode de construction d’une image à partir de la marche des trois rayons principaux. Pour éviter d’entretenir des conceptions fausses chez les élèves concernant la formation des images, nous compléterons les schémas habituels par la représentation de la marche d’un rayon quelconque et/ou d’un faisceau de lumière issu d’un point de l’objet.

Pour que ces schémas ne restent pas vides de sens pour les élèves et pour les aider à assimiler le modèle des lentilles minces et la formation des images, nous leur imposons des allées et venues entre le schéma et le montage qu’il représente et nous revenons sur les conclusions de quelques unes des activités précédentes (voir énoncés des exercices).

Savoir: construction de l'image formée par une lentille mince convergente, mise en relation du schéma et du montage

Les foyers secondaires ne figurent pas au programme. On ne peut donc pas construire la marche d’un rayon quelconque ni d’un faisceau quelconque sans savoir où se trouve l’image. Cela renforce le rôle des trois rayons principaux.

Comportement des élèves: construction de l'image formée par une lentille mince convergente, mise en relation du schéma et du montage

Les élèves apprennent relativement facilement à construire l’image d’un point par une lentille. Il faut cependant y consacrer du temps. En particulier, il faudra que les élèves aient bien compris la signification de ces méthodes lorsqu’ils auront affaire à des images virtuelles. L’utilisation du rétroprojecteur facilite la tâche. Le risque est que les élèves appliquent des règles de construction de géométrie et qu’ils oublient que ces règles sont là pour rendre compte de la façon dont une lentille modifie un flux de lumière dans un véritable montage. Le professeur doit éviter de ne demander qu’un simple schéma, il faut l’accompagner de questions lui permettant de vérifier le sens que lui donnent les élèves.

En travaux pratiques, on peut par exemple leur faire trouver expérimentalement la position et la taille d’une image et leur demander d’en faire un schéma à l’échelle. Ils peuvent ensuite vérifier si la construction donne le même résultat.

On peut aussi demander aux élèves :

- de prévoir l’effet sur la position et la taille de l’image d’un déplacement dans un sens ou dans l’autre de l’objet ou de la lentille ou d’un changement de lentille ;

- d’interpréter le fait que ce qu’on voit sur l’écran devienne flou lorsqu’on l’écarte de sa position de mise au point. Cela nécessite de représenter des faisceaux de lumière ;

- d’interpréter l’expérience consistant à masquer une partie de la lentille ;

- d’interpréter le fait qu’en visée directe, on ne voit pas l’objet en entier. Cela impose de représenter les rayons qui s’appuient sur les bords de la lentille. On peut aussi faire cette expérience en masquant une partie de la lentille.

Dans tous les cas, il faut représenter la marche d’un faisceau de lumière ainsi que celle d’un rayon de lumière quelconque et veiller à prolonger tous les rayons si on n’a pas disposé d’écran pour les intercepter.