Labo Maths-Sciences • Optique Géométrique
TP — Banc d'Optique & Lentilles Minces Convergentes
⏱ Durée : 55 min
1ère Pro / Bac Pro
Contexte Professionnel
Le banc d'optique est l'instrument de mesure fondamental de l'opticien, du photographe et du technicien d'imagerie. Il permet de mesurer la vergence $V$ des lentilles, de calibrer la mise au point des objectifs et de vérifier les formules de conjugaison et de grandissement.
Formules & Relations Clés
$V = \frac{1}{f'}$ ($\delta$)
$\gamma = \frac{A'B'}{AB} = \frac{OA'}{OA}$
$\frac{1}{OA'} - \frac{1}{OA} = \frac{1}{f'} = V$
Matériel Réel Nécessaire (Paillasse de TP)
Banc d'Optique gradué 1,5m
Avec cavaliers gradués en mm
Source Lumineuse + Objet "F"
Lanterne 12V avec grille dépolie
Lentilles $+5\delta$ et $+10\delta$
Lentilles minces convergentes
Écran Blanc Gradué + Miroir
Projection et autocollimation
Consignes de Sécurité TP
- ⚠️ Manipulation des lentilles : Prendre les lentilles par la monture plastique sans poser les doigts sur le verre.
- ⚠️ Source lumineuse : Ne pas regarder directement le faisceau de la lanterne 12V de face.
- ⚠️ Ranger les lentilles dans leurs étuis de protection à la fin de la séance.
Déroulement Expérimental — 6 Étapes Guidées
1
Mesure de $f'$ par la méthode d'Autocollimation (Miroir Plan)
⏱ 10 min
- Placer la lanterne lumineuse (objet lettre F) au zéro du banc optique.
- Accoler un miroir plan derrière la lentille $+10\delta$.
- Déplacer l'ensemble (Lentille + Miroir) jusqu'à obtenir une image nette de la lettre F sur la plaque de la lanterne elle-même.
- La distance entre l'objet et la lentille est alors égale à la distance focale $f'$ : noter $f'_{exp}$ en cm puis en mètres.
2
Installation pour l'Image Réelle Projetée sur Écran
⏱ 5 min
- Retirer le miroir plan et placer la lentille à une distance $OA = -30\text{ cm}$ de l'objet.
- Placer l'écran blanc dépoli au bout du banc optique.
3
Mise au Point et Relevé de la Distance Image $OA'$
⏱ 8 min
- Déplacer lentement l'écran jusqu'à obtenir l'image la plus nette possible de la lettre F.
- Relever la distance $OA'$ entre la lentille et l'écran en cm.
- Mesurer la hauteur $A'B'$ de l'image sur l'écran dépoli en mm.
4
Calculs de Grandissement et Vérification de Descartes
⏱ 8 min
- Calculer le grandissement mesuré $\gamma_{mes} = \frac{A'B'}{AB}$.
- Calculer le grandissement théorique $\gamma_{th} = \frac{OA'}{OA}$. Comparer les deux valeurs.
- Calculer la vergence $V_{calc} = \frac{1}{OA'} - \frac{1}{OA}$ et vérifier qu'elle redonne bien $+10\text{ }\delta$.
Tableau de Relevé des Mesures Réelles du Labo
Saisissez vos mesures réelles ci-dessous| Lentille | Objet $AB$ (cm) | Distance $OA$ (cm) | Image $OA'$ lue (cm) | Taille $A'B'$ lue (cm) | Grandissement $\gamma$ | Vergence $V$ ($\delta$) | Focale $f'$ (cm) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| +10 δ (f'=10cm) | -0.50 | +10.0 δ | 10.0 cm | ||||
| +5 δ (f'=20cm) | -2.00 | +5.0 δ | 20.0 cm |
Compte-rendu — Bilan de TP & Réponses aux questions
SIMULATEUR BANC OPTIQUE • 3 RAYONS 60 FPS
DISTANCE OA
-20.0 cm
DISTANCE OA'
+20.0 cm
GRANDISSEMENT γ
-1.00
NATURE IMAGE
Réelle / Renversée
Défi Mode Masqué (Auto-Évaluation)
Observez la lentille et le schéma ci-dessus, puis saisissez les grandeurs calculées :
Réglages du Banc Optique
Distance Focale $f'$ :
10 cm (V = +10 δ)
Position Objet $OA$ :
-20 cm
Hauteur Objet $AB$ :
3.0 cm
Résultats de Conjugaison
Position $OA'$ :
+20.0 cm
Taille Image $A'B'$ :
-3.0 cm
Vergence $V = 1/f'$ :
+10.0 dioptries
Module Expérimental Hybride (Réel & Virtuel) • Propulsé par Labo Maths Sciences