Optique

Loupe (objet à l'intérieur de f)

Objet à l'intérieur de f  : une image virtuelle droite et agrandie — la loupe simple.

Loupe (objet à l'intérieur de f) — simulation interactive de Optique. Objet à l'intérieur de f  : une image virtuelle droite et agrandie — la loupe simple. Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.

Loupe simple

objet à l'intérieur de f: image virtuelle derecha ampliée — la loupe simple.

Une lentille convergente dont l'objet est plus proche que la distance focale ne peut pas former d'image réelle  ; les rayons divergent au contraire comme s'ils venaient d'une source virtuelle du même côté que l'objet. L'œil interprète ces prolongements comme une image droite et agrandie — le principe d'une loupe simple.

• Grossissement angulaire M = N/f
• Image virtuelle, verticale

Mémoire d'enquête

Planifiez la question avant d'ouvrir le laboratoire

Le brief reprend la page pré-rendue  : question directrice, prédictions concurrentes, rôles des variables, lois directrices, préparation et consignes d’analyse et de prolongement restent visibles et dans cet ordre.

Question de conduite

Un objet est plus proche d’une lentille convergente que sa distance focale. L'objectif forme-t-il toujours une image réelle, ou quelque chose de différent ?

Des pronostics à peser

• Cela forme encore une image réelle, juste plus loin.
• Il forme une image virtuelle agrandie et verticale du même côté que l’objet – une loupe.
• Aucune image ne se forme à l’intérieur de la distance focale.

Rôles variables

Ce que vous définissez  :

• Distance objet d_o (cm)

Ce que vous mesurez  :

• Distance image d_i (cm)
• Grossissement m

Comment se déroule l'enquête

1. Ouvrez le préréglage de la loupe et appuyez sur Réinitialiser. La distance focale de l'objectif est fixée à 10 cm.
2. Activez les lectures de distance et de grossissement de l’image.
3. Réglez la distance de l'objet pour chaque essai (toujours inférieure à la distance focale) et enregistrez la distance et le grossissement de l'image.

Équation gouvernante

Grossissement de l'image virtuelle — m = −dᵢ/dₒ

Lorsqu'un objet se trouve à l'intérieur de la distance focale d'une lentille convergente, la distance de l'image d_i apparaît négative (virtuelle, du même côté que l'objet), et le grossissement m = −d_i/d_o apparaît positif et supérieur à 1 — une image verticale agrandie, la base d'une loupe.

Ce que la feuille de travail imprimable demande aux élèves de résoudre

• Pour un essai, calculez d_i à partir de 1/f = 1/d_o + 1/d_i en utilisant f = 10 cm, puis m = −d_i/d_o. Comparez les deux au tableau.
• Chaque essai donne un d_i négatif et un m positif supérieur à 1. Expliquez ce que signifie une distance d'image négative (image virtuelle, même côté que l'objet) et pourquoi m est ici positif au lieu de négatif.

Où cela apparaît au-delà du laboratoire

• Vos données montrent que rapprocher l'objet de l'objectif (d_o plus petit, toujours sous f) augmente le grossissement. Expliquez pourquoi une loupe tenue très près d'un petit objet le montre plus gros que si elle était tenue plus loin (mais toujours à l'intérieur de f).
• Qu'arriverait-il à l'image (et au grossissement) si l'objet était placé exactement à la distance focale, d_o = f ? Comparez avec le résultat de l'expérience du point focal.

• AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
• General High School Physics — Light & optics
• NGSS High School Physics — Wave properties

1. Bienvenue dans la loupe
2. Sélectionnez le objet
3. Appuyez sur Lecture
4. Grossissement angulaire
5. Ouvrez l'Inspecteur
6. Bravo !

Ouvrez la simulation interactive pour construire la scène, appuyez sur Lecture et explorez avec des mesures en direct et un tutoriel guidé.

Ouvrir le laboratoire interactif →

Télécharger la fiche de laboratoire →

Équation des lentilles minces