Une lentille comme loupe
1 · Prédire
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 ?
- 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.
2 · Configurer
- Ouvrez le préréglage de la loupe et appuyez sur Réinitialiser. La distance focale de l'objectif est fixée à 10 cm.
- Activez les lectures de distance et de grossissement de l’image.
- 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.
3 · Collecter les Données
| Distance objet d_o (cm) | Distance image d_i (cm) | Grossissement m |
|---|---|---|
| 4.00 | ||
| 6.00 | ||
| 8.00 |
Tracez le grossissement m (axe y) par rapport à la distance de l'objet d_o (axe x) pour vos trois essais. Est-ce que m grandit à mesure que d_o diminue vers zéro ?
4 · Analyser
- 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.
5 · Approfondir
- 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.
La physique derrière cette expérience
Grossissement de l'image virtuelle
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.