Série d'exercices : Étude expérimentale des lentilles - 1er s
Classe:
Première
Exercice 1 Obtention de l'image d'un objet AB par une lentille mince
Dans chacun des cas suivant, tracer l'image A′B′ du segment AB par la lentille.
Indiquer si l'image est réelle ou virtuelle, droite ou inversée, agrandie ou réduite.
Cas n∘1 :

cas n∘2 :

Cas n∘3 :

Cas n∘4 :

Exercice 2
La distance focale d'une lentille convergente de centre optique O est 4.0cm.
Un objet AB de longueur 2.0cm est placé perpendiculairement à l'axe de la lentille à 10cm devant celle-ci.
Le point A est situé sur l'axe optique.
La lumière se propage de gauche à droite.
1) Sur un schéma à l'échelle 1/1, placer les points F, F′, A et B.
2) Calculer ¯OF, ¯OF′ et ¯OA.
3) Déterminer graphiquement l'image A′B′ de AB ; caractériser l'image obtenue.
4) En déduire graphiquement ¯OA′ et ¯A′B′.
5) Retrouver ¯OA′ et ¯A′B′ en utilisant la formule de conjugaison.
6) Calculer le grandissement de l'image.
Exercice 3
Un objet de grandeur 2.0cm est placé 4.0cm d'une loupe, dans un plan perpendiculaire à l'axe principale de celle-ci ; la vergence de cette loupe est C=20 dioptries.
1) Calculer la distance focale de cette loupe.
2) Construire l'image de cet objet à travers la loupe à l'échelle 1/2.
a) Préciser sa nature, réelle ou virtuelle.
b) Préciser son sens.
c) Mesurer sa position par rapport à la loupe.
d) Mesurer sa grandeur ; en déduire le rapport de la grandeur de l'image à celle de l'objet.
Exercice 4
Soit une lentille convergente de distance focale f′10cm, de centre O et un objet AB placé à 16cm en avant de O.
A est sur l'axe et AB est perpendiculaire à l'axe optique.
1) Calculer la vergence de la lentille et donner son unité.
2) a) Par quelle expérience simple peut-on Vérifier la distance focale de la lentille.
b) Comment peut-on reconnaître une lentille convergente ?
3) a) Donner la relation algébrique de Descartes (relation entre les positions de l'objet et de l'image)
b) Préciser les orientations sur un schéma.
c) calculer numériquement ¯OA et ¯OA′.
4) L'objet est une petite flèche de hauteur 2.0cm.
Donner la formule de Descartes du grandissement λ.
Calculer λ et en déduire la taille de l'image ¯A′B′.
Exercice 5
Soit une lentille mince convergente de centre optique O1 et de distance focale f=16mm.
(Voir le document ci-dessous à compléter.)

Un objet AB de 5mm de longueur est placé à 20mm par rapport au centre optique de la lentille.
1) Calculer : la position de l'image A′B′ de AB à travers la lentille L1 ;
− Le grandissement de la lentille L1 dans ces conditions.
− La dimension (algébrique) de l'image A′B′.
2) L'image A′B′ est-elle réelle ou virtuelle, droite ou renversée par rapport à AB ?
Justifier les réponses.
3) Confirmer la position de l'image par une construction.
Exercice 6
Un objet lumineux AB de longueur 5cm est placé perpendiculairement à l'axe principale d'une lentille mince convergente de distance focale 25cm, le point A est sur l'axe principal.
Déterminer, par le calcul, la position, la nature, le sens et la grandeur de l'image
a) L'objet est réel à 2m de la lentille
b) L'objet est réel à 50cm de la lentille
c) l'objet est réel à 20cm de la lentille
d) L'objet est virtuel à 15,cm de la lentille
e) L'objet est virtuel à 1cm de la lentille
Dans quel cas a-t-on un fonctionnement en loupe ?
Exercice 7
Dans un appareil photographique utilisant une pellicule 24×36 (figure 1) ; on dispose d'objectifs assimilables à des lentilles convergentes de distances focales f′1=24mm ; f′2=50mm ; f′3=135mm.
L'objectif dit "standard" a une distance focale voisine de la longueur L de la diagonale du rectangle de la pellicule.

1) Quelle est la distance focale de l'objet standard ?
En déduire parmi les objectifs dont on dispose celui qui s'en approche le plus.
2) Donner la vergence de cet objectif.
3) Construire graphiquement l'image A′B′ de AB.
Les positions de l'objet, des foyers et de lentille sont celles de la figure ci-jointes, dont l'échelle est arbitraire.
4) Lors d'un défilé de mode on photographie avec le même objectif un mannequin de 1.70m placé à 7.5m du centre optique, indiquer :
a) La distance de l'image au centre optique,
b) Le grandissement ainsi que la taille de l'image,
c) Le sens de l'image.

Exercice 8
Un observateur dispose d'une lentille L convergente de distance focale 10cm.
On place un objet réel AB de 1cm de hauteur, perpendiculaire à l'axe principal de la lentille, à 8cm avant le centre optique O de la lentille.
Le point A se trouve sur l'axe optique.
A. Étude graphique.
1) Placé sur un schéma
− La lentille L
− Le centre optique O
− Le foyer objet F
− Le foyer image F′
− L'objet AB
2) Construire l'image A′B′ de l'objet AB donnée par cette lentille.
3) Déterminer graphiquement :
a) La hauteur de l'image ¯A′B′
b) La position de l'image ¯OA′
4) En déduire le grandissement λ
B. Étude théorique
On se propose de vérifier par les calculs les résultats précédents.
On rappelle les formules suivantes :
1¯OA′−1¯OA=1¯OF′
λ=¯OA′¯OA=¯A′B′¯AB
1) Calculer ¯OA′
2) Calculer le grandissement λ.
Interpréter le résultat
Exercice 9
Devant une lentille L, de centre optique O et de vergence C, on place un objet réel AB perpendiculaire à son axe optique principal tel que et distant de O de X=1.2m.
Le grandissement de la lentille est y=−2.
1) Comment peut distinguer expérimentalement puis théoriquement une lentille divergente d'une lentille convergente ?
2) Établir l'expression de la vergence C de la lentille en fonction λ et x.
3) Calculer C, déduire la nature de la lentille.
4) Déterminer la position de l'image A′B′ de l'objet AB donnée par la lentille.
5) Faire un schéma à l'échelle et construire l'image A′B′ de AB
Échelle 1m est représenté par 5cm.
(ON prendra AB=3cm)
Commentaires
Bah Aliou (non vérifié)
ven, 03/14/2025 - 08:00
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