Retrouver la distance focale d'une lentille convergente

Matériel disponible

• Banc d'optique gradué

• Source de lumière munie d'un objet

• Lentille convergente

• Écran

1. Méthode de Silbermann

Cette méthode consiste à rechercher les positions de la lentille et de l'écran pour obtenir un grandissement égal à -1, c'est-à-dire une image inversée mais de même dimension exactement que l'objet.
Pour effectuer cette expérience, on place la lentille à une distance objet-lentille identique à la distance écran-lentille.  ( Ex : si la lentille est placée à 20 cm de l'objet, l'écran placé à 20 cm de la lentille, on obtient une image nette de l'objet sur l'écran).

Pour trouver la distance focale à partir de la position obtenue, il faut revenir sur la relation de conjugaison de Descartes :
1/OA' - 1/OA = 1/OF'.
Si on cherche à avoir OA' = -OA ; cela revient à avoir, d'après la relation de Descartes OA = - 2 f ' et OA' = 2 f ' .

Donc la distance totale D de l'objet à son image est égale à 4f ' d'où f ' = D/4.

(D = distance objet écran)

On utilise cette méthode lorsqu'on a un doute sur la focale. Par exemple si on pense que la focale est de 5 cm, placer la lentille à 10 cm de l'objet et l'écran à 10 cm de la lentille ( 20cm/4= 5cm)

2. Méthode à l’infini (peu précis)

Cette méthode consiste à rechercher les positions de la lentille pour obtenir une image nette sur un écran très loin (mur du fond par exemple).

Lorsqu'on trouve l'image sur une surface lointaine, la distance objet-lentille est la distance focale!

Il faut que la pièce soit dans le noir!

3.  Méthode d'auto collimation (peu précis)

On place sur un banc optique dans l'ordre : 
• un objet éclairé ;
• une lentille convergente ;
• un miroir parallèle et collé à la lentille.

On déplace la lentille (avec miroir)  jusqu'à obtenir sur la plaque, portant cet objet, une image nette inversée de l'objet.
L'objet est alors dans le plan focal objet de la lentille convergente.

3.  Méthode rapide :

Fermer les volets et allumer les néons.

On se place sous un néon, on tient à la verticale une règle, puis on place la lentille de façon perpendiculaire à la règle. Lorsque l'image des néons est nette, relever la valeur de la règle.

La distance focale de la lentille est la valeur relevée sur la règle.

Retrouver rapidement la distance focale d'une lentille convergente

https://www.youtube.com/shorts/wrPhpjGg_UU

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