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Pages: 27 (6606 mots) Publié le: 9 janvier 2014
Partie 3 Formation d’une image par une lentille convergente
But de la partie 3
Le but de cette partie est de rendre compte de la formation des images par les lentilles convergentes. En présentant les lentilles avant les miroirs plans, nous avons inversé l’ordre du programme. Nous pensons qu’il est plus simple pour les élèves de commencer par une situation avec un objet et une image réels etqu’il est très formateur de pouvoir étudier l’influence d’un déplacement de l’écran.
Les 10 activités constituant cette partie sont courtes et motivantes. En particulier, pour plusieurs d’entre elles, les élèves font des prévisions souvent fausses et le résultat de l’expérience les surprend.

Activité 1 Les deux types de lentilles
Pourquoi cette activité ?
Le but de cette activité est :
- defaire découvrir les deux types de lentilles et de trouver des moyens de les distinguer ;
- de décrire les deux façons d’observer une image, par vision directe à travers une lentille ou par projection sur un écran.
Informations pour la préparation de l'activité
Matériel
Chaque binôme doit pouvoir disposer de plusieurs lentilles des deux types. Les séries de lentilles sont de préférencedifférentes mais ont en commun les lentilles 3 et 8 car elles seront utilisées par la suite par tous les binômes. La cambrure des lentilles de vergence /C/< 3est insuffisante pour être facilement perceptible au toucher. Masquer les éventuelles inscriptions sur les montures (focale ou vergence) car les élèves pourraient les utiliser comme critères de catégorisation.
Pour permettre la visualisation d’uneimage sur un écran, un banc d’optique est préférable.
Déroulement
Cette activité doit se dérouler de préférence à la fin du premier TP. En effet, les élèves doivent pouvoir apprécier au toucher les différentes formes et épaisseurs de lentilles, regarder à travers, former des images…Il est cependant possible de la réaliser en classe entière en demandant aux élèves de se grouper par quatre. Dansce cas, les seuls objets dont ils peuvent visualiser l’image sur un écran sont les lampes de la salle ou des objets situés à l’extérieur (immeubles ou arbres voisins).
L’institutionnalisation se fait en classe entière en officialisant la catégorisation en lentilles convergentes et en lentilles divergentes.
Les lentilles sont des pièces solides transparentes limitées par des surfaces sphériques oudont l’une est plane.
Les lentilles convergentes sont plus épaisses au centre que sur les bords (elles sont convexes et on dit qu’elles sont à bords minces), les lentilles divergentes sont plus épaisses sur les bords qu’au centre (elles sont concaves et on dit qu’elles sont à bords épais) ;
Les lentilles convergentes diminuent la divergence d’un faisceau incident ; les lentilles divergentesaugmentent la divergence d’un faisceau incident.
À ce niveau-là, aucune modélisation ne peut être envisagée pour l’expérience de la vision à travers une lentille.
Le professeur peut illustrer l’influence d’une lentille sur un faisceau incident parallèle à l’aide de lentilles cylindriques. Il peut aussi montrer comment les différents types de faisceaux sont transformés selon le type de lentille. Lesmanipulations qu’ont pu faire les élèves ne leur ont pas permis de conclure sur le caractère convergent ou divergent des lentilles. La schématisation de la marche de la lumière à travers les lentilles cylindriques sous-entend des connaissances sur la formation de l’image d’un point que les élèves n’ont pas encore. Ces expériences fournissent une nouvelle occasion d’évoquer la diffusion.
Pourjustifier auprès des élèves l’étude des lentilles, on peut leur préciser que tous les instruments d’optique en contiennent, en particulier qu’une loupe est constituée d’une lentille convergente.
En exercice, il est intéressant de rendre compte du fonctionnement d’une lentille à l’aide de la loi de Descartes relative à la réfraction (programme de seconde). Les élèves sont capables de représenter...
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