Un agrandisseur photographique : deux objectifs pour une image réelle et plus grande
1 · Prédire
Contrairement à l'image finale virtuelle typique d'un microscope composé, un agrandisseur photographique doit projeter une VRAIE image agrandie sur du papier photo. Deux lentilles convergentes en séquence peuvent-elles quand même produire une image finale réelle (et non virtuelle) ?
- Non, l'enchaînement de deux objectifs produit toujours une image finale virtuelle.
- Cela dépend uniquement de la distance de l'objet et non de la disposition des lentilles.
- Oui, avec l'espacement et les distances focales appropriés, l'image finale de la chaîne à deux lentilles apparaît comme réelle, prête à être projetée sur une surface.
2 · Configurer
- Ouvrez le préréglage de l’agrandisseur composé et appuyez sur Réinitialiser. L1 a f = 8 cm ; L2 a f = 12 cm, séparé par 34 cm.
- Activez les lectures de distance d'image et de grossissement du système de L1.
- Réglez la distance de l’objet par rapport à L1 pour chaque essai et enregistrez la distance de l’image de L1 ainsi que le grossissement global du système.
3 · Collecter les Données
| Distance de l'objet par rapport à L1 (cm) | Distance image de L1 (cm) | Grossissement du système M |
|---|---|---|
| 12.00 | ||
| 16.00 | ||
| 20.00 |
Tracez le grossissement du système M (axe y) par rapport à la distance de l'objet par rapport à L1 (axe x) pour vos trois essais.
4 · Analyser
- Pour un essai, calculez la distance d'image de L1 d_i1 à partir de 1/f₁ = 1/d_o1 + 1/d_i1 (f₁ = 8 cm), puis la distance d'objet de L2 d_o2 = 34 − d_i1, puis sa distance d'image d_i2 à partir de 1/f₂ = 1/d_o2 + 1/d_i2 (f₂ = 12 cm). Enfin M = (−d_i1/d_o1)·(−d_i2/d_o2). Comparez M au tableau.
- La distance d'objet par défaut de ce préréglage (16 cm, point 2f de L1) donne M = 2 avec une VRAIE image finale. Expliquez pourquoi il est important de vérifier le signe de d_i2 (positif = réel) pour savoir si ce système peut réellement projeter sur du papier photo.
5 · Approfondir
- Pour qu'un agrandisseur fonctionne, son image finale doit atterrir à une distance positive (réelle) au-delà de L2, à la hauteur exacte où se trouve le papier photo. Expliquez pourquoi la conception d'un agrandisseur doit soigneusement contrôler les distances focales et l'espacement des deux objectifs pour garantir cela.
- Comparez le M = 2 par défaut de cette expérience (image finale réelle) au M = 1 du relais composé et au M = 4 du microscope composé (généralement vu comme virtuel à travers un oculaire). Expliquez pourquoi le MÊME calcul en chaîne à deux lentilles (produit des grossissements) peut produire des résultats pratiques si différents en fonction des distances focales spécifiques et de l'espacement choisis.
La physique derrière cette expérience
Grossissement d'agrandisseur en deux étapes
Comme toute chaîne de lentilles composées, le grossissement du système de l'agrandisseur est le produit des grossissements individuels de ses deux lentilles : M = m₁ × m₂. Un choix minutieux des distances focales et de l'espacement garantit que l'image finale atterrit réelle (et non virtuelle), prête à être projetée.