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Spécialité physique-chimie, Première • Exercices corrigés à Montréal

Fiche de révision : ondes, lentilles et lumière (Première spécialité)

Cette fiche ne reprend pas le cours sur les ondes : vous l'avez déjà dans vos notes. Elle traite ce que le cours ne dit jamais et qui décide pourtant de la note, à savoir l'erreur exacte qui coûte deux points sur une copie, la nature de l'image lue sur la seule position de l'objet, et la rédaction attendue d'une relation de conjugaison.

Elle est écrite pour les élèves de Première qui suivent la spécialité physique-chimie du programme français, au lycée en France comme dans le réseau AEFE. Une fois la fiche lue, la série d'exercices corrigés du même chapitre met chaque réflexe à l'épreuve, de la localisation d'un épicentre jusqu'au comptage des photons d'un pointeur laser.

Le fil du chapitre

La célérité ne dépend que du MILIEU, la fréquence que de la SOURCE : les deux sont indépendantes, et c'est la longueur d'onde qui s'ajuste entre elles. Presque tous les pièges du chapitre viennent d'avoir couplé ces deux grandeurs.

Ce chapitre fait partie de Spécialité physique-chimie en Première

Avant ce chapitre

Cette fiche suppose ces notions acquises. Si une méthode ci-dessous reste opaque, c'est presque toujours l'une d'elles qui manque, pas la fiche.

Remonter plus loin : la chaîne complète (6 chapitres) ↓

Le chemin de remédiation, du plus ancien au plus proche. Un élève qui reprend ce chapitre de zéro le reprend dans cet ordre.

  1. 1Ondes et signauxSeconde
  2. 2Vision et image : lentilles et réfractionSeconde
  3. 3Mouvement et vitesseSixième
  4. 4Lumière, ombres et système solaireSixième
  5. 5Mouvement, vitesse et lumièreQuatrième
  6. 6Lumière, couleurs et spectresTroisième

L'essentiel

Ce que la source décide, ce que le milieu décide

  • • La CÉLÉRITÉ vv ne dépend que du milieu de propagation : sa nature, sa température, sa tension pour une corde. Frapper plus fort change l'amplitude, jamais la célérité.
  • • La FRÉQUENCE ff ne dépend que de la source, et elle ne change pas quand l'onde passe d'un milieu à un autre.
  • • Les deux étant indépendantes, c'est la longueur d'onde qui s'ajuste : λ=vT=vf\lambda=vT=\dfrac{v}{f}. Changer de milieu change vv et donc λ\lambda, à ff constante.
  • • Retard : τ=dv\tau=\dfrac{d}{v}. Une onde progressive transporte de l'ÉNERGIE sans transporter de matière : chaque point reproduit le mouvement de la source avec ce retard.
milieu 1milieu 2meme frequence des deux coteslambda1 = 2lambda2 = 3,5
La même onde traverse deux milieux. La fréquence est imposée par la source et ne change pas; la célérité change, donc la longueur d'onde s'allonge dans le second milieu.

Sur un graphique, lire l'axe avant tout : un axe des temps donne la PÉRIODE, un axe des distances donne la LONGUEUR D'ONDE. Les deux courbes se ressemblent et ne disent pas la même chose.

La relation de conjugaison et la grammaire de ses signes

  • • 1OA′‾−1OA‾=1f′\dfrac{1}{\overline{OA'}}-\dfrac{1}{\overline{OA}}=\dfrac{1}{f'} et γ=OA′‾OA‾=A′B′‾AB‾\gamma=\dfrac{\overline{OA'}}{\overline{OA}}=\dfrac{\overline{A'B'}}{\overline{AB}}, toutes les mesures étant ALGÉBRIQUES sur un axe orienté dans le sens de la lumière.
  • • Un objet réel est toujours AVANT la lentille, donc OA‾<0\overline{OA}<0. C'est le signe le plus oublié du chapitre.
  • • OA′‾>0\overline{OA'}>0 : image RÉELLE, derrière la lentille, recueillable sur un écran. OA′‾<0\overline{OA'}<0 : image VIRTUELLE, du même côté que l'objet, visible à l'oeil seulement.
  • • γ<0\gamma<0 : image renversée. γ>0\gamma>0 : image droite. ∣γ∣>1\left|\gamma\right|>1 : agrandie. Trois informations dans un seul nombre.

Les trois rayons à connaître : parallèle à l'axe puis par F′F'; par le centre optique sans déviation; par FF puis parallèle à l'axe. Deux suffisent pour construire, le troisième vérifie.

Deux modèles pour une seule lumière

  • • Modèle ONDULATOIRE pour la diffraction et les interférences : la lumière contourne les obstacles et se superpose à elle-même.
  • • Modèle PARTICULAIRE pour l'effet photoélectrique et les spectres de raies : la lumière arrive par grains d'énergie, les photons.
  • • E=hcλE=\dfrac{hc}{\lambda} : plus la longueur d'onde est COURTE, plus le photon est énergétique. L'ultraviolet est donc plus énergétique que l'infrarouge.
  • • Lunette afocale : longueur f1′+f2′f'_{1}+f'_{2} et grossissement G=f1′f2′G=\dfrac{f'_{1}}{f'_{2}}. Le diamètre de l'objectif fixe la luminosité et le pouvoir de résolution, jamais le grossissement.

Aucun des deux modèles n'est « le vrai » : on choisit celui qui décrit le phénomène étudié, et l'énoncé le désigne toujours par le mot qu'il emploie.

Les pièges qui coûtent des points

Les erreurs ci-dessous sont celles que je corrige le plus souvent en séance. Chacune coûte des points sur une copie, même quand le raisonnement est juste.

1. Faire dépendre la célérité de l'énergie donnée à la source

2 points, et la question de retard qui suit

Ce qu'il ne faut pas écrire

« Frapper la corde plus fort augmente la vitesse de propagation de l'onde. »

Ce qu'il faut écrire

« Frapper plus fort augmente l'AMPLITUDE, donc l'énergie transportée. La célérité ne dépend que du milieu, ici de la tension et de la masse linéique de la corde : elle est inchangée. »

Pourquoi : La célérité est une propriété du milieu, comme la vitesse du son dans l'air. Ce que fait la source, c'est régler la fréquence et l'amplitude, rien d'autre.

2. Coupler la fréquence et la célérité

2 points

Ce qu'il ne faut pas écrire

« Doubler la fréquence de la source double la célérité de l'onde. »

Ce qu'il faut écrire

« λ=vf\lambda=\dfrac{v}{f} : à célérité fixée par le milieu, doubler ff DIVISE la longueur d'onde par deux. La célérité, elle, ne bouge pas. »

Pourquoi : La relation λ=v/f\lambda=v/f se lit à célérité constante : c'est λ\lambda la variable d'ajustement, jamais vv. Le confondre inverse tout le raisonnement sur les milieux.

3. Croire qu'une lentille convergente donne toujours une image sur un écran

2 points, et la nature de l'image annoncée est fausse

Ce qu'il ne faut pas écrire

« Une image donnée par une lentille convergente peut toujours être recueillie sur un écran. »

Ce qu'il faut écrire

« Si l'objet est entre FF et OO, l'image est VIRTUELLE : OA′‾<0\overline{OA'}<0, elle se forme du même côté que l'objet et n'existe que pour l'oeil. C'est le principe de la loupe, et aucun écran ne la recueille. »

FF'Oobjetimageobjet entre F et O
L'objet est entre FF et la lentille. Les rayons émergents divergent : ce sont leurs PROLONGEMENTS en pointillés qui se croisent, du même côté que l'objet, en une image droite et agrandie.

Pourquoi : Une lentille convergente fait converger les rayons seulement si l'objet est assez loin. Trop près, les rayons émergent divergents et leurs prolongements se croisent en arrière.

4. Lire une longueur d'onde sur un axe des temps

2 points, et une unité fausse qui saute aux yeux

Ce qu'il ne faut pas écrire

« Le graphique montre un motif qui se répète tous les 4 ms4\ \mathrm{ms}, donc λ=4 ms\lambda=4\ \mathrm{ms}. »

Ce qu'il faut écrire

« L'axe est un axe des TEMPS, donc la grandeur lue est la période, T=4 msT=4\ \mathrm{ms}, et f=250 Hzf=250\ \mathrm{Hz}. La longueur d'onde s'obtient ensuite par λ=vT\lambda=vT, et elle se mesure en mètres. »

Pourquoi : La période est la périodicité TEMPORELLE, la longueur d'onde la périodicité SPATIALE. Les deux graphiques ont la même allure, seul l'axe les distingue.

5. Oublier le signe de la mesure algébrique de l'objet

3 points : la position ET la nature de l'image sont fausses

Ce qu'il ne faut pas écrire

« OA‾=30 cm\overline{OA}=30\ \mathrm{cm}, donc 1OA′‾=120−130\dfrac{1}{\overline{OA'}}=\dfrac{1}{20}-\dfrac{1}{30}... non, 120+130\dfrac{1}{20}+\dfrac{1}{30}. »

Ce qu'il faut écrire

« L'objet réel est AVANT la lentille sur l'axe orienté, donc OA‾=−30 cm\overline{OA}=-30\ \mathrm{cm}. La relation donne 1OA′‾=120+1(−30)=160\dfrac{1}{\overline{OA'}}=\dfrac{1}{20}+\dfrac{1}{(-30)}=\dfrac{1}{60}, soit OA′‾=+60 cm\overline{OA'}=+60\ \mathrm{cm}. »

Pourquoi : Toute la relation de conjugaison est écrite en mesures algébriques. Un seul signe oublié change une image réelle en image virtuelle, ou l'inverse.

6. Faire grossir une lunette avec le diamètre de son objectif

1,5 point

Ce qu'il ne faut pas écrire

« Pour voir plus de détails, il suffit d'un objectif de plus grand diamètre : le grossissement augmente. »

Ce qu'il faut écrire

« Le grossissement vaut G=f1′f2′G=\dfrac{f'_{1}}{f'_{2}} : il ne dépend que des deux distances focales. Le diamètre de l'objectif fixe la LUMINOSITÉ et le pouvoir de résolution, ce qui est autre chose. »

Pourquoi : Grossir et résoudre sont deux performances distinctes : un fort grossissement sur une image floue n'apporte rien. C'est le diamètre qui décide de la finesse accessible.

7. Croire qu'une grande longueur d'onde porte plus d'énergie

1,5 point, et la question sur l'effet photoélectrique avec

Ce qu'il ne faut pas écrire

« L'infrarouge a une grande longueur d'onde, donc ses photons sont plus énergétiques que ceux de l'ultraviolet. »

Ce qu'il faut écrire

« E=hcλE=\dfrac{hc}{\lambda} : l'énergie est INVERSEMENT proportionnelle à la longueur d'onde. Un photon ultraviolet à 300 nm300\ \mathrm{nm} porte 4,1 eV4{,}1\ \mathrm{eV}, un photon infrarouge à 900 nm900\ \mathrm{nm} trois fois moins. »

20030040050060070080090010001234567UVvisibleIRE en eVlambda en nm
L'énergie du photon décroît quand la longueur d'onde augmente. La bande visible est encadrée : à sa gauche l'ultraviolet, plus énergétique, à sa droite l'infrarouge.

Pourquoi : C'est justement parce que l'ultraviolet est énergétique qu'il brûle la peau et arrache des électrons, alors que l'infrarouge se contente de chauffer.

8. Confondre le retard et la durée totale du phénomène

2 points, et toute la localisation de l'épicentre

Ce qu'il ne faut pas écrire

« Le séisme a duré 30 s30\ \mathrm{s}, donc l'onde a mis 30 s30\ \mathrm{s} pour arriver. »

Ce qu'il faut écrire

« Le retard est τ=dv\tau=\dfrac{d}{v} : il dépend de la distance à la source et de la célérité, pas de la durée d'émission. À 600 km600\ \mathrm{km} avec v=6,0 km/sv=6{,}0\ \mathrm{km/s}, il vaut 100 s100\ \mathrm{s}. »

Pourquoi : C'est la différence de retard entre deux types d'ondes, ou entre deux stations, qui permet de localiser un épicentre. Confondre retard et durée rend la méthode inutilisable.

Quelle méthode choisir

Réelle ou virtuelle : la position de l'objet suffit à décider

On compare OA‾\overline{OA} à −f′-f', c'est à dire la distance objet-lentille à la distance focale. Aucun calcul complet n'est nécessaire pour annoncer la nature de l'image.

  • Si OA‾<−f′\overline{OA}<-f', l'objet est AU DELÀ du foyer objet FF → image RÉELLE, renversée, derrière la lentille, recueillable sur un écran

    Exemple : objet à 30 cm30\ \mathrm{cm} d'une lentille de f′=20 cmf'=20\ \mathrm{cm} : image à +60 cm+60\ \mathrm{cm}

    C'est le cas de l'appareil photo et du vidéoprojecteur.

  • Si OA‾=−f′\overline{OA}=-f', l'objet est exactement en FF → aucune image : les rayons émergent PARALLÈLES, l'image est rejetée à l'infini

    Exemple : c'est le réglage du collimateur, et celui de l'objectif d'une lunette afocale

  • Si −f′<OA‾<0-f'<\overline{OA}<0, l'objet est ENTRE FF et la lentille → image VIRTUELLE, droite, agrandie, du même côté que l'objet

    Exemple : la loupe, tenue à moins d'une distance focale de l'objet observé

    Aucun écran ne la recueille : seuls les prolongements des rayons se croisent.

  • Si l'objet est à l'infini, par exemple un astre → image dans le PLAN FOCAL image, de taille f′θf'\theta pour un objet vu sous l'angle θ\theta

    Exemple : la Lune vue sous 9,0×10−3 rad9{,}0\times 10^{-3}\ \mathrm{rad} avec f1′=1,20 mf'_{1}=1{,}20\ \mathrm{m} donne 1,1 cm1{,}1\ \mathrm{cm}

Le signe de OA′‾\overline{OA'} obtenu à la fin doit CONFIRMER la branche annoncée au départ. S'ils se contredisent, l'erreur est dans un signe, jamais dans la relation.

Quel modèle de la lumière, d'après le mot de l'énoncé

L'énoncé désigne toujours le modèle par le phénomène qu'il nomme. On ne choisit pas, on reconnaît.

  • Si diffraction, interférences, franges, tache d'Airy → modèle ONDULATOIRE : la lumière se comporte comme une onde et se superpose à elle-même

    Exemple : l'élargissement du faisceau derrière une fente fine

  • Si effet photoélectrique, spectre de raies, seuil d'énergie → modèle PARTICULAIRE : la lumière arrive par grains, et E=hcλE=\dfrac{hc}{\lambda}

    Exemple : un métal qui n'émet aucun électron en dessous d'une fréquence seuil

  • Si réflexion, réfraction, lentilles, miroirs, construction d'image → optique géométrique : les rayons suffisent, aucun modèle n'a besoin d'être invoqué

    Exemple : la construction d'une image par les trois rayons particuliers

  • Si un nombre de photons, une puissance de laser, une énergie reçue → modèle particulaire : N=PΔtEphotonN=\dfrac{P\Delta t}{E_{\text{photon}}} avec E=hcλE=\dfrac{hc}{\lambda}

    Exemple : un pointeur de 1,0 mW1{,}0\ \mathrm{mW} émet environ 3×10153\times 10^{15} photons par seconde

Les deux modèles ne s'opposent pas : ils décrivent le même objet sous deux angles, et une même question peut demander successivement l'un puis l'autre.

La rédaction attendue

Le correcteur coche des étapes. Les voici dans l'ordre, avec la phrase de conclusion qu'il attend mot pour mot.

Construire l'image d'un objet par une lentille convergente

Quand l'utiliser : Dès que l'énoncé fournit une lentille, ses foyers et un objet, et demande la construction ou la nature de l'image.

  1. 1 Placer l'axe optique orienté dans le sens de propagation de la lumière, la lentille en OO, et les deux foyers FF et F′F' symétriques.
  2. 2 Tracer le premier rayon issu de BB parallèle à l'axe, qui ressort en passant par F′F'.
  3. 3 Tracer le deuxième rayon issu de BB passant par le centre optique OO, qui n'est pas dévié.
  4. 4 Repérer B′B' à l'intersection des rayons ÉMERGENTS, ou de leurs prolongements si ces rayons divergent, puis abaisser la perpendiculaire à l'axe pour obtenir A′A'.
  5. 5 Conclure en nommant les quatre caractéristiques : nature, position, sens, taille.

Phrase de conclusion

Les rayons émergents divergent : ce sont leurs prolongements qui se croisent, en avant de la lentille. L'image A′B′A'B' est donc virtuelle, droite, agrandie, et située du même côté que l'objet.

Le piège : Faire se croiser les rayons INCIDENTS au lieu des rayons émergents. Sur une image virtuelle, l'intersection cherchée est celle des prolongements, tracés en pointillés.

Barème : En général 0,50{,}5 point par rayon correctement tracé, 11 point pour la position de l'image, 11 point pour ses quatre caractéristiques.

Exploiter la relation de conjugaison

Quand l'utiliser : Dès que l'énoncé donne deux des trois grandeurs OA‾\overline{OA}, OA′‾\overline{OA'} et f′f', et demande la troisième ou la taille de l'image.

  1. 1 Orienter l'axe et écrire les mesures algébriques AVEC leur signe : un objet réel donne OA‾<0\overline{OA}<0.
  2. 2 Écrire la relation littérale 1OA′‾−1OA‾=1f′\dfrac{1}{\overline{OA'}}-\dfrac{1}{\overline{OA}}=\dfrac{1}{f'}, puis isoler l'inconnue littéralement.
  3. 3 Faire l'application numérique en gardant la même unité partout, et conclure sur le SIGNE obtenu.
  4. 4 Calculer γ=OA′‾OA‾\gamma=\dfrac{\overline{OA'}}{\overline{OA}}, en déduire le sens et la taille de l'image, puis énoncer les quatre caractéristiques.

Phrase de conclusion

OA′‾=+60 cm\overline{OA'}=+60\ \mathrm{cm} est positif : l'image est réelle, située 60 cm60\ \mathrm{cm} derrière la lentille. Le grandissement γ=−2,0\gamma=-2{,}0 étant négatif et de valeur absolue supérieure à 11, elle est renversée et deux fois plus grande que l'objet.

Le piège : Donner la position de l'image sans commenter son signe. Le signe EST la réponse à la question de nature, et il vaut un point à lui seul.

Barème : 11 point pour les signes des mesures algébriques, 11 point pour la relation littérale, 11 point pour l'application numérique, 11 point pour les caractéristiques.

Vérifier avant de rendre

Cinq minutes de vérification récupèrent plus de points qu'un exercice de plus commencé à la hâte.

L'exercice type décortiqué

Une image, quatre caractéristiques, et la vérification par le graphique

Un objet ABAB de hauteur 2,0 cm2{,}0\ \mathrm{cm} est placé à 30 cm30\ \mathrm{cm} devant une lentille mince convergente de distance focale f′=20 cmf'=20\ \mathrm{cm}. L'axe optique est orienté dans le sens de propagation de la lumière.

Déterminer la position, la nature, le sens et la taille de l'image A′B′A'B', puis vérifier le résultat par une construction.

Étape 1

Mesures algébriques : l'objet est réel donc AVANT la lentille, OA‾=−30 cm\overline{OA}=-30\ \mathrm{cm}, et f′=+20 cmf'=+20\ \mathrm{cm}.

Pourquoi

Écrire les deux signes AVANT la formule est l'étape qui décide de tout. Une copie qui pose OA‾=+30\overline{OA}=+30 obtiendra une image virtuelle et se trompera sur les quatre caractéristiques.

Étape 2

Relation de conjugaison, isolée littéralement : 1OA′‾=1f′+1OA‾\dfrac{1}{\overline{OA'}}=\dfrac{1}{f'}+\dfrac{1}{\overline{OA}}.

Pourquoi

Isoler avant de calculer évite de manipuler des inverses avec des nombres, où le signe se perd. La forme littérale rapporte son point même si l'application numérique dérape.

Étape 3

Application numérique : 1OA′‾=120+1−30=3−260=160\dfrac{1}{\overline{OA'}}=\dfrac{1}{20}+\dfrac{1}{-30}=\dfrac{3-2}{60}=\dfrac{1}{60}, donc OA′‾=+60 cm\overline{OA'}=+60\ \mathrm{cm}.

Pourquoi

Ne pas oublier de retourner l'inverse à la fin : répondre 160\dfrac{1}{60} au lieu de 6060 est l'erreur d'étourderie la plus fréquente sur cette question.

Étape 4

Nature et position : OA′‾>0\overline{OA'}>0, donc l'image est RÉELLE et se forme 60 cm60\ \mathrm{cm} DERRIÈRE la lentille. Elle peut être recueillie sur un écran placé là.

Pourquoi

Le signe est la réponse à la question de nature, il faut le commenter explicitement. Une position donnée sans son interprétation ne rapporte que la moitié du point.

Étape 5

Grandissement : γ=OA′‾OA‾=60−30=−2,0\gamma=\dfrac{\overline{OA'}}{\overline{OA}}=\dfrac{60}{-30}=-2{,}0. L'image est donc renversée et deux fois plus grande : A′B′‾=γ×AB‾=−2,0×2,0=−4,0 cm\overline{A'B'}=\gamma\times\overline{AB}=-2{,}0\times 2{,}0=-4{,}0\ \mathrm{cm}, soit 4,0 cm4{,}0\ \mathrm{cm} de hauteur.

Pourquoi

Le signe négatif de A′B′‾\overline{A'B'} n'est pas une taille négative : il dit que la flèche image pointe vers le bas. La taille annoncée reste 4,0 cm4{,}0\ \mathrm{cm}.

Étape 6

Vérification : l'objet est à 30 cm30\ \mathrm{cm}, donc au delà du foyer objet situé à 20 cm20\ \mathrm{cm}. La branche « objet au delà de FF » prévoit bien une image réelle et renversée, ce que la construction confirme.

Pourquoi

Ce contrôle se fait en cinq secondes, avant tout calcul, et il attrape immédiatement un signe oublié : la nature annoncée et la nature calculée doivent coïncider.

Conclusion rédigée

L'image A′B′A'B' est réelle, située 60 cm60\ \mathrm{cm} derrière la lentille, renversée, et de hauteur 4,0 cm4{,}0\ \mathrm{cm}, soit deux fois l'objet. Elle est donc recueillable sur un écran placé à 60 cm60\ \mathrm{cm}.

L'erreur classique sur cet exercice : Poser OA‾=+30 cm\overline{OA}=+30\ \mathrm{cm}. On obtient alors 1OA′‾=120+130=112\dfrac{1}{\overline{OA'}}=\dfrac{1}{20}+\dfrac{1}{30}=\dfrac{1}{12} et une image à 12 cm12\ \mathrm{cm}, annoncée réelle mais avec un grandissement positif de 0,40{,}4 : une image réelle et droite, ce qui n'existe pas avec une seule lentille convergente.

À savoir par cœur

  • • La célérité ne dépend que du MILIEU, la fréquence que de la SOURCE, et λ=vf\lambda=\dfrac{v}{f} s'ajuste entre les deux.
  • • Frapper plus fort change l'amplitude, jamais la célérité. Changer de milieu change vv et λ\lambda, jamais ff.
  • • τ=dv\tau=\dfrac{d}{v} : le retard croît avec la distance, et ne dépend pas de la durée d'émission.
  • • 1OA′‾−1OA‾=1f′\dfrac{1}{\overline{OA'}}-\dfrac{1}{\overline{OA}}=\dfrac{1}{f'}, en mesures ALGÉBRIQUES : un objet réel donne OA‾<0\overline{OA}<0.
  • • OA′‾>0\overline{OA'}>0 : image réelle sur écran. OA′‾<0\overline{OA'}<0 : image virtuelle, à l'oeil seulement.
  • • γ=OA′‾OA‾\gamma=\dfrac{\overline{OA'}}{\overline{OA}} : signe pour le sens, valeur absolue pour la taille.
  • • E=hcλE=\dfrac{hc}{\lambda} : longueur d'onde COURTE, photon ÉNERGÉTIQUE. Et G=f1′f2′G=\dfrac{f'_{1}}{f'_{2}} pour la lunette afocale.

Questions fréquentes

La vitesse d'une onde dépend-elle de la force avec laquelle on la crée ?

Non. La célérité ne dépend que du milieu de propagation : pour une corde, de sa tension et de sa masse par unité de longueur. Frapper plus fort augmente l'amplitude, donc l'énergie transportée, mais l'onde arrive exactement au même instant à l'autre bout.

Quelle différence entre la période et la longueur d'onde ?

La période est la périodicité dans le temps : la durée au bout de laquelle un point retrouve le même état, en secondes. La longueur d'onde est la périodicité dans l'espace : la distance parcourue pendant une période, en mètres. Sur un graphique, seul l'axe des abscisses permet de les distinguer.

Quand une lentille convergente donne-t-elle une image virtuelle ?

Quand l'objet est situé entre le foyer objet et la lentille, à moins d'une distance focale. Les rayons émergents divergent alors, et seuls leurs prolongements se croisent, du même côté que l'objet. L'image est droite, agrandie, et aucun écran ne peut la recueillir : c'est le principe de la loupe.

Pourquoi l'ultraviolet est-il plus dangereux que l'infrarouge ?

Parce que l'énergie d'un photon est inversement proportionnelle à sa longueur d'onde. L'ultraviolet, de courte longueur d'onde, porte des photons assez énergétiques pour casser des liaisons chimiques dans la peau. L'infrarouge, de grande longueur d'onde, se contente de chauffer.

Le diamètre de l'objectif d'une lunette change-t-il le grossissement ?

Non. Le grossissement d'une lunette afocale vaut la distance focale de l'objectif divisée par celle de l'oculaire : seules ces deux valeurs comptent. Le diamètre de l'objectif fixe la quantité de lumière collectée et la finesse des détails visibles, ce qui est une autre performance.

Passer à la pratique

Exercices corrigés : Ondes, lentilles et lumière

Une méthode se prouve sur une copie, pas sur une fiche. La série du même chapitre reprend chacun de ces pièges dans un exercice, avec le corrigé rédigé étape par étape.

  • 15 exercices corrigés
  • 150 points
  • 225 minutes
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Ce chapitre resservira dans

Les chapitres qui le réclament en amont, plus tard dans l'année ou dans les années suivantes.

Ondes, Doppler et interférencesTerminaleLa lunette astronomique : grossissement et cercle oculaireTerminaleL'effet photoélectrique : photon, seuil et cellule photovoltaïqueTerminale

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