Optique

Loupe simple (angulaire)

Au plan focal, une lentille convergente envoie des rayons parallèles à un œil détendu  ; M = N/f (N = 25 cm).

Loupe simple (angulaire) — simulation interactive de Optique. Au plan focal, une lentille convergente envoie des rayons parallèles à un œil détendu  ; M = N/f (N = 25 cm). Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.

Grossissement angulaire

Avec l'objet au plan focal, une lentille convergente envoie des rayons parallèles à un œil détendu  ; M = N/f (N = 25 cm).

Pour une vision détendue, placez l'objet sur le plan focal d'un objectif à courte focale. Les rayons émergents sont parallèles, l'image virtuelle est à l'infini, et le grandissement angulaire est M = N/f pour N = 25 cm.

• Grossissement angulaire M = N/f
• Distance du point proche N = 25 cm

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

Une simple loupe, utilisée avec un œil détendu, place son objet exactement au point focal de la lentille. Un objectif à focale plus courte donne-t-il un grossissement angulaire plus élevé ou plus faible ?

Des pronostics à peser

• Une distance focale plus courte donne un grossissement plus faible.
• Le grossissement ne dépend pas de la distance focale de l'objectif.
• Plus élevé  : une distance focale plus courte vous permet de vous rapprocher beaucoup plus de l'objet que ne le permettrait le point proche de l'œil sans aide, produisant ainsi une taille angulaire apparente plus grande.

Rôles variables

Ce que vous définissez  :

• Distance focale de l'objectif f (cm)

Ce que vous mesurez  :

• Grossissement angulaire M

Comment se déroule l'enquête

1. Ouvrez le préréglage de la loupe simple et appuyez sur Réinitialiser. L'objet se trouve exactement au point focal de l'objectif (vision avec un œil détendu, image virtuelle à l'infini).
2. Activez la lecture du grossissement angulaire.
3. Réglez la distance focale de l'objectif pour chaque essai et enregistrez le grossissement angulaire résultant.

Équation gouvernante

Grossissement angulaire de la loupe simple — M = N/f

Une loupe utilisée avec un œil détendu et son objet au point focal atteint un grossissement angulaire M = N/f, où N = 25 cm est la distance standard du punctum proximum. Une distance focale plus courte signifie un grossissement plus élevé.

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

• Pour un essai, calculez M = N/f avec la distance standard du punctum proximum N = 25 cm. Comparez avec le tableau.
• Expliquez pourquoi une distance focale plus courte donne un grossissement plus élevé  : elle permet à l'œil détendu de voir l'objet de beaucoup plus près que son propre point proche sans aide ne le permettrait jamais, ce qui permet à l'objet de sous-tendre un angle beaucoup plus grand.

Où cela apparaît au-delà du laboratoire

• Les loupes à focale très courte (donnant un M élevé) ont également des distances de travail très courtes (l'objet touche presque l'objectif), ce qui devient peu pratique au-delà d'un certain grossissement. Expliquez pourquoi les loupes de bijoutier et les loupes à main simples dépassent rarement environ 10×–20×.
• Pour un grossissement beaucoup plus élevé que celui qu'une simple lentille peut pratiquement atteindre, les concepteurs optiques se tournent vers des systèmes composés (comme l'expérience du microscope composé). Expliquez pourquoi l'enchaînement de deux étages à grossissement modéré, plutôt que d'utiliser un seul objectif à focale extrêmement courte, est la solution pratique.

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

1. Bienvenue dans la loupe simple
2. Sélectionnez le objet
3. Appuyez sur Lecture
4. Aumento dans le point cercano
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