Simulateur de banc d'optique

Protocole : détermination de la distance focale

Objectif

Déterminer expérimentalement la distance focale d'une lentille convergente et d'une lentille divergente à l'aide d'un banc d'optique.

Matériel

• Banc d'optique gradué
• Source lumineuse (servant d'objet, par exemple une flèche sur une diapositive éclairée)
• Lentille convergente
• Lentille divergente
• Écran blanc

Partie A : lentille convergente (méthode de l'image nette)

1. Montez la lentille convergente sur le banc d'optique. Notez sa position.
2. Placez la source lumineuse (objet) à une distance p connue de la lentille (par exemple, p = 30 cm). Assurez-vous que cette distance est supérieure à la distance focale estimée.
3. Placez l'écran de l'autre côté de la lentille.
4. Faites glisser l'écran le long du banc jusqu'à ce que l'image de la source lumineuse soit la plus nette et claire possible.
5. Mesurez la distance q entre la lentille et l'écran. C'est la distance image.
6. Utilisez la relation des lentilles minces pour calculer la distance focale f : 1/f = 1/p + 1/q.
7. Répétez les étapes 2 à 6 pour au moins deux autres distances p différentes et calculez la valeur moyenne de f pour améliorer la précision.

Partie B : lentille divergente (méthode de la lentille auxiliaire)

Une lentille divergente seule ne forme qu'une image virtuelle, qui ne peut être captée sur un écran. On doit donc utiliser une lentille convergente en association.

1. Placez la lentille convergente sur le banc et formez une image réelle nette sur l'écran. Notez précisément la position de cette image (I₁).
2. Sans bouger la lentille convergente ni l'objet, placez la lentille divergente à tester entre la lentille convergente et l'écran.
3. L'image I₁ sert maintenant d'objet virtuel pour la lentille divergente. Mesurez la distance entre la lentille divergente et la position de I₁. Cette distance est p, et sa valeur est négative (p < 0).
4. L'image finale sera réelle mais plus éloignée. Déplacez l'écran vers l'arrière jusqu'à obtenir une nouvelle image nette (I₂).
5. Mesurez la distance entre la lentille divergente et l'écran. C'est la nouvelle distance image, q.
6. Calculez la distance focale f de la lentille divergente avec la même relation : 1/f = 1/p + 1/q. La valeur de f devrait être négative.

Analyse et conclusion

• Comparez vos valeurs expérimentales de f avec les valeurs théoriques fournies par le fabricant, si elles sont disponibles.
• Quelles sont les principales sources d'incertitude dans cette expérience? (Par exemple : difficulté à juger la netteté parfaite de l'image, erreur de parallaxe lors de la lecture des distances sur le banc).