13 - Optique géométrique Flashcards
1
Q
Une lentille est formée de deux ou plusieurs dioptres … ou … Elle est dite mince si les … de ces dioptres peuvent être confondus en un point unique O appelé …
A
Sphériques / plans / Sommet / Centre optique de la lentille
2
Q
Symbole d’une lentille mince convergente
A
3
Q
Symbole d’une lentille mince divergente
A
4
Q
Stigmatisme : Un système optique est dit stigmatique si tout faisceau issu d’un point lumineux donne, à la sortie du système, un … en …
A
Faisceau convergent / un point
5
Q
_Conditions de Gauss _Les rayons incidents issus de l’objet traversent le système optique avec un petit angle α par rapport à l’axe optique : tan α ≈ … Pour obtenir des images nettes, on doit se placer dans les conditions de … : il suffit de mettre un … avec un petit trou coïncidant avec le … de la lentille
A
α / Gauss / Diaphragme / Centre optique
6
Q
Distance focale : C’est la distance entre le … d’un système optique et son … La distance focale image est … et la distance focale objet est … La distance s’exprime en …
A
Centre / foyer / f’ / f / mètre
7
Q
Lentille convergente : f’… et f…
Lentille divergente : f’… et f…
A
f’ > 0 et f < 0
f’ < 0 et f > 0
8
Q
- Le foyer principal image F’ est l’image d’un … situé à l’… sur l’axe optique
- Le foyer principal objet F est le point où placer un … pour obtenir une … à l’… sur l’axe optique
A
- Point objet / infini
- Objet / image / infini
9
Q
- La vergence V ou … d’une lentille est l’… de la … Elle s’exprime en …
- V = …
A
- C / inverse / distance focale image / dioptrie δ
- V = 1/f’
10
Q
- Des lentilles minces accolées ont leurs centres optiques …
- Pour deux lentilles accolées :
- Vacc = …
- f’acc = …
A
- Confondus
- Vacc = V1 + V2
- f’acc = f’1·f’2 /f’1+f’2
11
Q
Soit F et F’ sont appelés foyers principaux objet et image de la lentille.
- On appelle F = … et F’ = … respectivement la … et la …
- Attention, f et f’ sont des …
A
- F = O͞F / F = O͞F’ / distance focale objet / distance focale image
- Valeurs algébriques
12
Q
Formule de conjugaison
A
1/O͞A’ - 1/O͞A = 1/f’ ⇔ 1/O͞A’ - 1/O͞A = - 1/f’
13
Q
Formules de conjugaison - autres formulations :
O͞A’ = …
A
O͞A’ = f’xO͞A / f’+O͞A
14
Q
Formules de conjugaison - autres formulations :
O͞A = …
A
O͞A = f’xO͞A’ / f’-O͞A’
15
Q
Formules de conjugaison - autres formulations :
f’ = …
A
f’ = O͞AxO͞A’ / O͞A-O͞A’
16
Q
Erreur fréquente sur les valeurs algébriques
- Le sens positif est le sens des …
- Par conséquent :
- un objet A situé devant une lentille mince convergente de centre optique O est tel que O͞A …
- un objet A situé à l’arrière d’une lentille mince convergente de centre optique O est tel que O͞A …
A
- Rayons lumineux
- O͞A < 0
- O͞A > 0
17
Q
Confusion entre position et distance
- Une position est une valeur … alors qu’une distance est une … donc toujours …
- Ex : Si l’objet A est place à un 20 cm en avant d’une lentille, alors la position O͞A = … et la distance OA = …
A
- Algébrique / norme / positive
- -0,2m / 0,2m
18
Q
Grandissement
Rapport des tailles de l’objet et de l’image
γ =…
A
γ = A͞’B’/A͞B = O͞A’/O͞A
19
Q
Grandissement
γ > 0 : l’image est … et γ < 0 : l’image est …
A
Droite / renversée
20
Q
Grandissement
|γ| > 1 : l’image est … et |γ| < 1 : l’image est …
A
Agrandie / rétrécie
21
Q
Grandissement
|γ| = 1 : l’image est …
A
De même taille renversée γ = -1 ou droite γ = 1
22
Q
Relation entre positions, grandissement et distance focale image
- O͞A = …
- O͞A’ = …
- A͞’A = …
A
- O͞A = f’(1 - γ) /γ
- O͞A’ = f’(1 + γ)
- A͞’A = -f’(1 - γ)2 /γ
23
Q
Grossissement > Diamètre apparent
Pour un objet se trouvant à l’infini, la dimension de cet objet n’est plus définie par sa … , mais par l’… sous lequel est vu l’image, appelé …
A
Taille AB / Angle / Diamètre apparent α
24
Q
Le grossissement d’un système optique est défini par G = …
- α’ est l’angle sous lequel on voit l’… donnée par l’…
- α est l’angle sous lequel est vu l’… à l’…
A
G = α’/α / Image / instrument / Objet / oeil nu
25
*Facteur de conversion :*
Angle(°) x ... ≈ ... **= **...
Angle(°) x π/180 ≈ 1,74.10-2 = Angle(rad)
26
**_Grossissement \>_ **Formule de Newton
F͞A x F͞'A' = -f'2
27
**_Lentille mince convergente_**
Si f' \> 0 (ou f \< 0), F' se trouve en ... de la ... et F en ... du ...
Avant / lentille ; Arrière / centre optique
28
**_Lentille mince convergente_**
Un rayon arrivant à gauche est ... à la sortie de la ... en s'éloignant de l'...
Dévié / lentille / axe optique
29
**_Lentille mince convergente \> Objet_**
On appelle objet ponctuel A le ... des ... ou de leurs ...
Point d'intersection / rayons incidents / prolongements
30
**_Lentille mince convergente \> Objet_**
* Objet réel **O͞A \< 0 :**
* ... les rayons qui lui parviennent sont ...
* Il est ... de les prolonger jusqu'à l'...
Tous / réels / Inutile / image
31
**_Lentille mince convergente \> Objet_**
* Objet virtuel **O͞A \> 0** :
* ... des rayons qui lui parviennent est ...
* Il est ... de le prolonger jusqu'à l'...
Au moins un / virtuel / Nécessaire / objet
32
**_Lentille mince convergente \> Image_**
On appelle image ponctuelle A' le point d'intersection des ... ou de leurs ...
Rayons émergents / prolongements
33
**_Lentille mince convergente \> Image_**
Image réelle **O͞A' \> 0 :** __... les rayons qui lui parviennent sont ...
Tous / réels
34
**_Lentille mince convergente \> Image_**
Image virtuelle **O͞A' \< 0 :** ... des rayons qui lui parviennent est ... Il est ... de les prolonger jusqu'à l'...
Au moins un / virtuel / Nécessaire / image
35
**_Lentille mince convergente \> Image \> Construction d'une image_**
1. Tout rayon incident passant par le centre optique d'une lentille ne subit aucune ... L'axe othogonal en O au plan de la lentille est l'...
2. Tout rayon incident parallèle à l'axe principal émerge de la lentille en passant par le ... placé en ... de la ...
3. Tout rayon incident issu du foyer principal objet F émerge de la ... de façon ... à l'... Le foyer objet d'une lentille convergente est placé en ... de la lentille
1. Déviation / Axe optique principal
2. Foyer principal image F' / Arrière / lentille convergente
3. Lentille / parallèle / axe optique / avant
36
**_Lentille mince convergente \> Image \> Erreur fréquente sur les tracés_**
* Tracer un objet ou image *réels* en trait ...
* Tracer un objet ou image *virtuels* en ...
* Continu
* Pointillé
37
**_Lentille mince convergente \> Objet réel à distance finie_**
* Objet réel : O͞A \< 0 et 0 ≤ OA ≤ f'
* Image ... , ... et ...
* Donner le schéma
Virtuelle / droite / agrandie
38
**_Lentille mince convergente \> Objet réel à distance finie_**
* Objet réel : O͞A \< 0 et f' ≤ OA ≤ 2f'
* Image ... , ... et ... :
* Donner le schéma
Réelle / renversée / agrandie
39
**_Lentille mince convergente \> Objet réel à distance finie_**
* Objet réel : O͞A \< 0 et OA ≥ 2f'
* Image ... , ... et ... :
* Donner le schéma
Réelle / renversée / plus petite
40
**_Lentille mince convergente \> Objet réel à distance finie \> Remarque_**
L'image d'un objet virtuel par une lentille convergente est toujours ...
Réelle
41
**_Lentille mince convergente \> Objet réel à l'infini_**
* Un objet réel AB à l'infini est caractérisé par son ...
* Le rayon passant par le centre optique émerge de la lentille sans ... , avec le ...
* L'image B' de A' est dans le ... qui est la ... menée de ... à l'...
* L'intersection de OB' et de la perpendiculaire menée en F' à l'axe donne un ... , image de B.
* L'image A'B' est une image ... et ...
* Donner le schéma
* Diamètre apparent α
* Déviation / même angle α
* Plan focal image / perpendiculaire / F' / axe optique
* Foyer secondaire image B'
* Réelle / renversée
42
**_Lentille mince convergente \> Objet réel à l'infini_**
* tan α = ...
* Avec l'approximation des petits angles, on déduit α = ...
* tan α = A'B'/ f'
* α = A'B'/ f' (rad)
43
**_Lentille mince divergente_**
* Si f' \< 0 (ou f \> 0), F' se trouve en ... de la lentille et F en ... du centre optique O
* Un rayon arrivant à gauche est ... à la sortie de la lentille en s'éloignant de l'...
* L'image d'un objet réel par une lentille divergente est toujours ...
* Avant / Arrière
* Dévié / Axe optique
* Virtuelle
44
**_Lentille mince divergente \> Objet réel à distance finie_**
Schéma
45
**_Lentille mince divergente \> Objet réel à l'infini_**
* L'image A'B' est une image ... et ... :
* α = ...
* Schéma
* Virtuelle / droite
* α = A'B' / f' (rad)
46
L'oeil fonctionne comme une ... : il donne image ... et ... sur la ... de tout objet qu'il regarde
Lentille convergente / réelle / renversée / rétine
47
*_Iris :_* c'est un ... , percé d'une ouverture appelée ... , permettant de contrôler la ... pénétrant dans l'oeil
Diaphragme / pupille / quantité de lumière
48
*_Cristallin :_* corps transparent servant de ... qui peut se ... par un système de muscles dont la tension ou le relâchement modifie la ...
Lentille / contracter / distance focale
49
*_Cristallin :_* l'indice de réfraction s'étend entre ... et ... Pour un oeil normal : f' ≈ ...cm et f ≈ ...cm
1,39 / 1,63 / 2,2 / -1,7
50
*_Rétine :_* c'est un ... constitué de cellules sensibles à la ... où se forment les images ...
Ecran / lumière / réelles renversées
51
**_Cas de systèmes optiques \> Oeil \> Accomodation_**
* Comme un appareil photographique, l'oeil fait une mise au point en changeant de ... , donc de ...
* Ainsi, pour voir nettement des objets proches, les muscles ... la courbure du cristallin afin que l'image se ... sur la rétine. Ce phénomène de contraction du cristallin se nomme ...
* Pour les objets situés à plus de 50m environ, l'image se forme ... sur la rétine : on dit que l'oeil n'... plus, il est au ...
* Courbure de cristallin / distance focale
* Ajustent / maintienne / accomodation
* Normalement / accomode / repos
52
**_Oeil normal dit emmétrope_**
PP abr de ... : point le plus ... pouvant donner une image ... sur la rétine. L'oeil accomode au ... Pour un oeil normal, le PP est à ... cm de l'oeil
Punctum proximum / proche / nette / Maximum / 25 cm
53
**_Oeil normal dit emmétrope_**
PR abr de ... : point le plus ... pouvant donner une image ... sur la rétine. L'oeil est au ... Pour un oeil normal, le PR est à ...
Punctum remotum / eloigné / nette / Repos / Infini
54
**_Oeil normal dit emmétrope_** : Vergence minimale de l'oeil à l'infini : **C∞ = ...** Soit une distance focale objet : **f∞ ≈ ...**
C∞ = 60*δ* / f∞ ≈ 1,67cm
55
**_Oeil normal dit emmétrope_** : Vergence maximale de l'oeil au PP (25cm) : **Co = ... **Soit une distance focale objet : **fo ≈ ...**
Co = C∞ + 1/0,25 = C∞ + 4 = 60 + 4 = 64*δ*
fo ≈ 1,56cm
56
Le pouvoir séparateur de l'oeil emmétrope est ... ***min d'arc*** ou ... ***rad***. Ainsi, si 2 points sont écartés d'un angle inférieur à 1', l'oeil ne peut plus les ... et n'en voit qu'...
(1/60)° = 1' = 3.10-4 rad / Séparer / un seul
57
**_Cas de systèmes optiques \> Loupe \> Objet entre O et F_**
* Une loupe est constituée d'une lentille ... Son principe repose sur l'obtention d'une image ... , ... et ...
* Pour cela, il faut que l'objet soit situé à une distance de la loupe inférieur ou égale à la ...
* càd O͞A \< ... et … ≤ OA ≤ ...
* Donner le schéma d'un objet entre O et F
* Convergente / droite / virtuelle / agrandie
* Distance focale
* O͞A\<0 et 0≤OA≤f'
58
**_Cas de systèmes optiques \> Loupe \> Objet vu à l'oeil nu à 25 cm_**
* Pour un objet de petite taille AB situé à une distance de 25cm, le diamètre apparent α de l'objet AB vu par l'oeil nu est **α = ...**
* La loupe grossira l'objet si l'observateur le voit sous un diamètre apparent α' plus grand au travers de la loupe, tel que **α' = ...**
* Ainsi, le grossissement est **G = ... = ... = ...**
* Donner le schéma d'un objet vu à l'oeil nu à 25 cm
* α = AB/d
* α' = AB/OA
* G = α'/α = d/OA = 0,25/OA
59
**_Cas de systèmes optiques \> Loupe \> Objet en F_**
* Pour un meilleur confort visuel, l'objet est placé au foyer de la loupe (OA = f') et l'image virtuelle à l'infini. Dans ce cas, le grossissement dit ... a pour valeur **Gcom = ...**
* On note que plus la distance focale est *courte*, plus le ... est *grand*
* Commercial / Gcom = 0,25/f' = C/4
* Grossissement commercial
60
**_Cas de systèmes optiques \> Lunette astronomique_**
* C'est un instrument destiné à l'observation lointaine constitué de 2 lentilles ... :
* Une lentille de ... distance focale f1 appelée ... qui reçoit la ...
* Une lentille de ... distance focale f2 appelée ... derrière lequel l'observateur place son ...
* Minces convergentes
* Grande / objectif / lumière
* Courte / oculaire / oeil
61
**_Cas de systèmes optiques \> Lunette astronomique_**
* Le cercle oculaire est l'image de l'... formée par la ... càd que cette image est formée par l'...
* C'est au ... qu'il faut placer la pupille pour capter le maximum de ... , toujours très proche du ... de l'oculaire
* Objectif / lunette / oculaire
* Cercle oculaire / lumière / plan focal image
62
**_Cas de systèmes optiques \> Lunette astronomique \> Modélisation d'une lunette astronomique dite afocale_**
* Les deux lentilles qui la composent sont placées de telle façon qu'elles transforment un *faisceau incident parallèle* en un faisceau ... lui aussi ...
* L'objet est à l'... et l'image intermédiaire que forme l'objectif est ... , ... , située dans son ...
* Donner le schéma d'une lunette astronomque afocale
* Emergeant / parallèle
* Infini / réelle / renversée / plan focal objet
63
**_Cas de systèmes optiques \> Lunette astronomique \> Montage afocal d'une lunette astronomique_**
* L'oculaire joue simplement le rôle d'une ... permettant d'observer cette ... dans les meilleures conditions.
* Il faut alors le placer de telle sorte que l'image intermédiaire soit située dans son ... L'image finale est donc ... à l'...
* Montage afocal : F1' = ...
* Intervalle optique Δ = F͞'1F2 = 0
* Loupe / image intermédiaire
* Plan focal objet / rejetée / infini
64
**_Montage afocal d'une lunette astronomique_**
L'image intermédiare A1B1 d'un objet à l'... par L1 est dans le ... de ... soit : **A1 = ...**
infini A∞B∞ / Plan focal image / L1 / A1 = F'1
65
**_Montage afocal d'une lunette astronomique_**
L'image finale A'∞B'∞ de l'objet A1B1 par L2 est à l'... puisque l'objet A1B1 est dans le ... de ... soit :
* **tan α ≈ ...**
* **tan α' ≈ ...**
Infini / plan focal objet / L2
* tan α ≈ A1B1/f'1
* tan α' ≈ α' = A1B1/f'2
66
**_Montage afocal d'une lunette astronomique_**
******G = ... = ...**
Si le grossissement de la lunette augmente :
* Alors f'1 ... (objectif ...)
* Alors f'2 ... (oculaire ...)
G = α'/α = f'1/f'2
* Augmente / peu convergent
* Diminue / très convergent
67
**_Dioptre plan \> Général_**
Donner le schéma d'un dioptre plan entre 2 milieu n1 et n2
68
**_Dioptre plan \> Rayon incident et rayon réfracté_**
* Un dioptre plan est une surface ... délimitant ... milieux ➊ et ➋ d'indice de réfraction ... et ...
* On note ***i*** l'angle d'incidence du rayon avec la normale (N) du dioptre, ***i1*** l'angle du rayon réfléchi et ***i2*** l'angle du rayon réfracté
* *_1re loi de Snell-Descartes :_* le rayon réfléchi ou réfracté reste toujours dans le ... de l'...
* *_2e loi de Snell-Descartes :_*
* le rayon réfléchi fait un angle avec la ... tel que **i1 = ...**
* le rayon réfracté qui pénètre dans le milieu n2 fait un angle i2 avec la ... tel que **n1.sin *i*1 = ...**
* Plane / Deux / n1 / n2
* Plan de l'incidence
* Normale / i1 = i
* Normale / n1.sin *i*1 = n2.sin *i*2
69
**_Dioptre plan \> Rayon incident et rayon réfracté \> Erreur fréquente sur la construction du rayon réfracté_**
Le rayon incident et le rayon réfracté sont toujours situés de ... de la droite normale N
De part et d'autre
70
_**Dioptre plan \> Rayon incident et rayon réfracté \> Notion de réfringence \> Cas 1 : n1 *\<* n2**_
* On dit que le milieu ➊ est ... réfringent que le milieu ➋
* Pour une incidence donnée :
* sin*i*2 / sin*i*1 = ...
* d'où i1 ...
* Moins
* sin*i*2 / sin*i*1 = n1/n2 \< 1
* d'où i1 \> i2
71
_**Dioptre plan \> Rayon incident et rayon réfracté \> Notion de réfringence \> Cas 1 : n1 *\>* n2**_
* On dit que le milieu ➊ est réfringent ... que le milieu ➋
* Pour une incidence donnée :
* sini2 / sini1 = ...
* d'où i1 ...
* Exemple d'application : un bâton immergé dans l'eau semble incurver dans l'eau
* Plus
* sini2 / sini1 = n1/n2 **\>** 1
* d'où i1 **\<** i2
72
**_Dioptre plan \> Réflexion totale_**
La 2e loi de Snell-Descartes implique sin*i*1 = ...
* *_Cas 1 :_* n1 \> n2 alors sin*i*1 ...
* Pour qu'il y ait réflexion totale (i2 = ...), la plus grande valeur possible de i1 appelée ... est telle que
* sin***i*lim** = ...
* Pour tout angle d'incidence plus grand que l'angle limite ***i*lim**, il y a réflexion ... et réfraction ...
* sin*i*1 = n2.sin*i*2 /n1 ≤ n2/n1
* i2 = π/2 **;** angle limite ***i*lim**
* sin*i*lim = n2/n1
* Totale / rasante
73
**_Dioptre plan \> Réflexion totale_**
La 2e loi de Snell-Descartes implique sin*i*1 = ...
* *_Cas 2 :_* n1 \> n2 alors
* Il ne peut y avoir de ... , mais une ... de la lumière
* _Ex_ La lumière qui passe l'air (n1=1) à l'eau (n2=1,33) est obligatoirement ... , la réflexion totale est ...
* sin*i*1 = n2.sini2 /n1 ≤ n2/n1
* Réflexion totale / réfraction obligée
* Réfractée / impossible
74
La distance focale d'un miroir sphérique est égale à la ... de son rayon de courbure
Moitié
75
Schéma d'un miroir sphérique avec SA \< f'
76
Miroir sphérique : formule de conjugaison
77
Miroir sphérique : grandissement
