optique : laser, réfraction, lentilles

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On dispose d'un laser He-Ne. Il fournit un étroit pinceau lumineux monochromatique : He : hélium ; Ne : néon.

monochromatique : une seule fréquence, une seule couleur. 

intervalle des longueurs d'onde des radiations visibles par l'oeil humain : 400 nm ; 800 nm.

l= 632,8 nm : couleur jaune orange

principale précaution à prendre lors de l'utilisation d'un laser : ne pas diriger le faisceau vers les yeux

vitesse de propagation de cette lumière dans l'air : 3 10⁸ m/s.

angle de réfraction du rayon pénétrant dans l'eau : n₁ sin i₁ = n₂ sin i₂ ; sin i₂ = n₁ sin i₁/ n₂ =sin 30 / 1,33 =0,376 ; i₂ = 22°.

visualiser le faisceau dans l'air : envoyer de la fumée sur le trajet du faisceau.

visualiser le faisceau dans l'eau : placer des particule en suspension ( KMnO₄), utiliser du lait ou de la fluoresceine.

i₁ = 30 ° ; n_eau = 1,33.

On se propose de déterminer la distance focale d'une lentille à l'aide de la formule de conjugaison des lentilles minces en utilisant un banc d'optique comportant un objet lumineux, un écran et la lentille étudiée. Lequel des schémas suivants est correct ? Justifier.

Le schéma b est correct ; dans le schéma a, la lentille fonctionne en loupe : on ne peut pas obtenir une image sur un écran.

Construction de l'image A'B' de l'objet AB :

il faut mesurer OA et OA' pour calculer la distance focale.

Afin de déterminer la distance focale d'une lentille divergente on accole à cette lentille divergente une seconde lentille convergente de vergence C₂ connue.
On distingue rapidement une lentille convergente d'une lentille divergente de la manière suivante : une lentille convergente a les bords minces, une lentille divergente a les bords épais.

- Quelle sont parmi les valeurs suivantes de C₂ : -21 d ; -8 d ; 3 d ; 21 d , 27 d celles qui permettent en théorie de déterminer la distance focale si l'ordre de grandeur de la vergence de la lentille est-20. Justifier.

La vergence C de l'ensemble est égale à la somme des vergences de chaque lentille et C doit être positive ( l'ensemble des deux lentilles accolées doit être convergent) donc 21 d ou 27 d
Prendre la lentille la plus convergente 27 d ( l'image se formera plus près de la lentille ). Avec 21 d l'image peut se former au dela de la longuer du banc d'optique.