Couleur – Vision – Image partie 1 : comment l’œil fonctionne-t-il ?

1. Couleur – Vision – Image partie 1 : comment l’œil fonctionne-t-il ?

2. Couleur – Vision – Image partie 1 • DUREE : 6h (évaluation non comprise) • 2 séances de TP (1h30 ou 2h) • 2 séances classe entière (1h30 ou 1h)

3. Introduction (situation déclenchante) • De quels paramètres dépend la position de l’image nette A’B’ d’un objet AB, obtenue avec une lentille convergente ? photos tirées d’une animation flash :http://physiquecollege.free.fr/physique_chimie_college_lycee/quatrieme/optique/mise_au_point.htm

4. PARTIE 1 OBJECTIFS : Découverte des foyers et de la distance focale ; principe de la construction d’une image

5. Matériel disponible • Banc d’optique • Source de lumière • Objet AB • Lentilles convergentes • Ecran

6. Les paramètres… • La distance Objet – lentille notée OA (abscisse objet) • La lentille repérée par sa vergence C (indication portée sur la monture)

7. Activité 1(Etude paramètre 1) • Travail avec une seule lentille dont le centre est pris pour origine (O) et placée au milieu du banc. • Faire varier OA (abscisse objet), 3 ou 4 positions (encadrées) et mesurer OA’ (abscisse image) • Mesurer la dimension de l’objet AB et de l’image A’B’

8. Etude paramètre 1 • Tableau des résultats (pour les 3 ou 4 situations différentes) • Construction graphique des différentes situations sur un modèle préétabli (échelle 1 verticalement, 1/10 horizontalement) ; sur tous les schémas, la lentille est placée au même endroit

9. Objet AB B A O Découverte du foyer image

10. Ecran Image A’B’ Objet AB A’ B’ B A O1

11. Etude paramètre 1 : EXPLOITATION • A partir des situations étudiées, l’élève constate que le rayon issu de B et parallèle à l’axe passe toujours par le même point F’ et que O est aligné avec BB’. • Compléter en traçant le rayon qui arrive en B’ parallèle à l’axe pour constater qu’il arrive de B en passant toujours par le même point F

12. Etude paramètre 1 : CONCLUSION • Existence des foyers F et F’ • Principe de construction d’une figure pour déterminer la position de l’image • Relation vergence-distance focale

13. ACTIVITE 2 (Etude paramètre 2) Principe : On fixe la distance lentille-écran (analogie avec l’œil) • On fait varier la vergence C en utilisant des lentilles différentes et on mesure la distance objet-lentille (Xo ou OA) permettant d’obtenir une image nette. • Etablir le tableau de valeurs et faire les constructions graphiques des différentes situations

14. Etude paramètre 2 Conclusion • Nécessité de faire varier la vergence selon la position de l’objet lorsque la distance lentille-écran est fixe • Analogie avec l’œil • Observation de la maquette et du principe de fonctionnement du cristallin

15. PARTIE 2 • Objectifs : Modélisation et formule de conjugaison ; comparaison des modes de fonctionnement de l’œil et de l’appareil photo

16. Activité 3 : modélisation • Objectif : établir la relation de conjugaison et du grandissement • Démarche : utiliser le tableau de mesure de l’activité 1 (paramètre 1), pour construire le graphe y = f(x) où y = 1/OA’ et x = 1/OA • Définir le grandissement et vérifier que les rapports A’B’/AB et OA’/OA sont égaux

17. Activité 4 : comparaison œil/appareil photo Principe : • Maquette de l’œil : OA’ fixe et C variable (par changement de lentille) ; valeur initiale : 8d • Maquette de l’appareil photo : C fixe (8d) et OA’ variable (par déplacement) • Deux groupes travaillent en association, l’un sur l’œil , l’autre sur l’appareil photo

18. Activité 4 • Situation 1 : On modélise un objet « à l’infini » et on compare les deux maquettes. • Situation 2 : On place l’objet à 50 cm de la lentille ; la mise au point s’effectue par changement de lentille pour « l’œil » (10d) et par changement de la distance lentille/écran pour « l’appareil photo » (16,7 cm)

19. Travail en classe (3 semaines) • Distance focale, vergence • Effet loupe, images virtuelles • Objet à l’infini • Image à l’infini • Grandissement et formule de conjugaison • Exercices et contrôle