PCSI A - physique - Le cahier de texte 2010-2011

O0 Un peu d'histoire
O1 Lois de l'optique géométrique

I. Généralités sur la lumière
II. Rayons lumineux - Bases de l'optique géométrique
III.Lois de Snell-Descartes

TD
Distribution du TD optique n°1

TP optique n°1
Détermination de l'indice optique du plexiglas
Objectifs :

• Vérification des lois de Descartes (réflexion totale, réfraction limite)


• Utilisation d'un tableur


• Introduction sur les incertitudes de la mesure

O2 Lentilles minces et miroirs sphérique dans l'approximation de Gauss

I. Formation des images

1) Vocabulaire de l'optique géométrique
système optique, axe optique, objet, image...
2) Réalité et virtualité
3) Stigmatisme et aplanétisme
définition, exemple du miroir plan, cas du dioptre plan Animation sur la condition de stigmatisme d'un dioptre plan, Conditions de Gauss

Interrogation de cours n°3


O2 Lentilles minces et miroirs sphérique dans l'approximation de Gauss

II. Lentilles minces

1) Présentation
2) Système centré focal
Centre optique, foyers principaux, distances focales et vergences, foyers secondaires et plans focaux, diamètre apparent d'un objet ou d'une image à l'infini
3) Construction des images
exercices de construction : Devenir d'un rayon incident par quatre méthodes, Lentilles convergentes, Lentilles divergentes

Correction des exercices de construction

O2 Lentilles minces et miroirs sphérique dans l'approximation de Gauss

II. Lentilles minces
4) Relations de conjugaison
Relation de Descartes, Formule de Newton, relation de Lagrange Helmholtz, Distance minimale objet réel-image réelle
5) Lentilles minces accolées

TP optique n°2 : Généralités sur les lentilles et aberrations

Objectifs :

• Savoir identifier une lentille convergente ou divergente


• Savoir projeter un objet sur un écran


• Connaitre les principaux types d'aberrations

TD : Correction de l'exercice 3 du TD optique n°1

TD
Exercice d'application sur le système afocal
Correction des exercices 1,2 et 3 du TD optique n°2

O2 Lentilles minces et miroirs sphérique dans l'approximation de Gauss

III. Miroirs sphériques

1) Définition
2) Stigmatisme-points conjugués
Stigmatisme rigoureux (C et S), stigmatisme approché, formule de conjugaison

O2 Lentilles minces et miroirs sphérique dans l'approximation de Gauss

III. Miroirs sphériques

5) Les différentes formules de conjugaison
Origine au sommet, origine au Foyer, origine au centre et formules de grandissement associées

TP optique n°3
Détermination expérimentale de la formule de conjugaison de Descartes
Objectifs :

• Savoir utiliser un viseur à frontale fixe


• Savoir projeter un objet sur un écran


• Savoir construire un objet virtuel


• Retrouver expérimentalement la formule de conjugaison de Descartes


• Déterminer la distance focale d'une lentille mince à partir d'une formule de conjugaison

TD
Correction des exercices 2, 3 et 4 du TD Optique n°3
Exercices de construction : DS 2 2009/2010

Interrogation de cours n°5


O3 Instruments d'optique
Documents O3

I. Modèle optique de l'oeil
description, oeil emmetrope, défauts de l'oeil, exercice d'application Animation
II. La loupe

1) Description
2) Profondeur de champ

O3 Instruments d'optique

II. La loupe

3) Caractéristiques d'une loupe
exercice d'application

III. La lunette
IV. Viseur
V. Collimateur
VI. Microscope

TP Optique 3bis
Vérification de la formule de conjugaison de Descartes avec une lentille divergente

TD
Correction des exercices 1, 2 et 4 du TD Optique n°4

TP cours : Sources lumineuses

I. Approche expérimentale
II. Source de lumière blanche
III. Tube à décharge
IV. Laser

1) Constitution
2) Ouverture numérique et temps de pose
3) Mise au point et profondeur de champ

TD
Correction de l'exercice 4 du TD Optique n°1

TP optique n°5 : Focométrie d'une lentille convergente
Objectifs :

• Savoir déterminer la distance focale d'une lentille convergente de plusieurs façons


• Savoir régler et utiliser une lunette de visée à l'infini et un collimateur


• Estimer les incertitudes de mesures

DM
Correction du DM n°2

TP optique n°5 : Focométrie d'une lentille divergente et d'un miroir sphérique
Objectifs :

• Savoir déterminer la distance focale d'une lentille divergente de plusieurs façons


• Savoir régler et utiliser une lunette de visée à l'infini et un collimateur


• Estimer les incertitudes de mesures


• Reconnaitre un miroir sphérique concave d'un miroir sphérique convexe


• Déterminer le rayon de courbure d'un miroir sphérique concave

TP optique n°7 : Instruments d'optique
Objectifs :

• Mesurer des diamètres angulaires apparents


• Calculer un grossissement et une puissance


• Savoir modéliser l'œil par un système optique simple

TP-cours : le prisme

I. Etude générale du prisme
II. Déviation par un prisme
III. Dispersion par un prisme

• Savoir régler le goniomètre


• Savoir utiliser un vernier pour mesurer des angles


• Savoir déterminer l'indice du prisme

animations permettant de comprendre la lecture du vernier angulaire :
Animation 1
Animation 2 (Cliquez en bas sur "voir la simulation")

TP optique n°7bis : Spectro-goniomètre
Objectifs :

• Savoir régler le goniomètre


• Savoir étalonner le spectromètre


• Savoir mesurer une longueur d'onde


• Savoir déterminer les coefficients de Cauchy du prisme

Interrogations de TP