Skip to content
Projects
Groups
Snippets
Help
Loading...
Help
Submit feedback
Contribute to GitLab
Sign in
Toggle navigation
Courses
Project
Project
Details
Activity
Releases
Cycle Analytics
Repository
Repository
Files
Commits
Branches
Tags
Contributors
Graph
Compare
Charts
Issues
6
Issues
6
List
Board
Labels
Milestones
Merge Requests
4
Merge Requests
4
CI / CD
CI / CD
Pipelines
Jobs
Schedules
Charts
Wiki
Wiki
Snippets
Snippets
Members
Members
Collapse sidebar
Close sidebar
Activity
Graph
Charts
Create a new issue
Jobs
Commits
Issue Boards
Open sidebar
M3P2
Courses
Commits
8d3ef187
Commit
8d3ef187
authored
Oct 29, 2023
by
Claude Meny
Browse files
Options
Browse Files
Download
Email Patches
Plain Diff
Update annex.fr.md
parent
9b58440f
Pipeline
#16931
canceled with stage
Changes
1
Pipelines
1
Hide whitespace changes
Inline
Side-by-side
Showing
1 changed file
with
72 additions
and
69 deletions
+72
-69
annex.fr.md
...cs/60.optical-systems/10.thick-lens/30.beyond/annex.fr.md
+72
-69
No files found.
12.temporary_ins/65.geometrical-optics/60.optical-systems/10.thick-lens/30.beyond/annex.fr.md
View file @
8d3ef187
...
...
@@ -189,10 +189,12 @@ visible: false
!
! * _La durée de découverte est le temps estimé pour préparer ce défi, en absence_
! _d'entraînement. Cette durée est juste une indication. Prends autant de temps que_
! _nécessaire. Le temps de s'interroger sereinement sur la façon de traiter le problème,_
! _sur la méthode de résolution et sa validité, sur quelques approximations possibles_
! _si elles peuvent se justifier, et le temps qu'il faut pour vérifier les équations_
! _si vous ne les avez pas préalablement mémorisées et pour effectuer le calcul, sont importants._
! _nécessaire. <br>
!
! Le temps de s'interroger sereinement sur la façon de traiter le problème,_
! _sur la méthode de résolution et sa validité, sur les approximations possibles_
! _si elles se justifient, le temps qu'il faut pour vérifier les équations_
! _si tu ne les as pas préalablement mémorisées et le temps pour effectuer le calcul, sont importants._
!
! <details markdown=1>
! <summary>
...
...
@@ -215,7 +217,7 @@ visible: false
!
! _En absence de critères plus précis, comme la taille du pixel d'un capteur matriciel photosensible_
! _qui enregistrerait une image réalisée dans son plan, on considère comme ordre de grandeur, que_
! _des angles $`
\a
lpha
`$ d'incidence et de réfraction
inférieurs à $`
\a
lpha
\l
e 10°
`$ permettent_
! _des angles $`
\a
lpha
`$ d'incidence et de réfraction
limités à $`
10
\;
(
\a
lpha
\l
e 10°)
`$ permettent_
! _d'utiliser sereinement les conditions de Gauss pour réaliser la prévision._
! </details>
! <!--question 2-->
...
...
@@ -241,65 +243,67 @@ visible: false
! Cette image devient objet pour le second dioptre sphérique $`
DS_2
`$ rencontré par la lumière, ce
! qui me permet de calculer la taille, la position et le sens de l'image finale qui sera observée par l'oeil.
!
! *
For a spherical refracting surface, general equations are
:<br><br>
! *
Pour un dioptre sphérique, les équations générales sont
:<br><br>
! $`
\d
frac{n_{fin}}{
\o
verline{SA_{ima}}}-
\d
frac{n_{ini}}{
\o
verline{SA_{obj}}}=
\d
frac{n_{fin}-n_{ini}}{
\o
verline{SC}}
`$
!
for the
position.<br>
!
pour la
position.<br>
! $`
\o
verline{M_T}=
\d
frac{n_{ini}
\c
dot
\o
verline{SA_{ima}}}{n_{fin}
\c
dot
\o
verline{SA_{obj}}}
`$
!
for the transverse magnification
.
!
pour le grandissement transversal
.
!
! </details>
! <!--question 4-->
! <details markdown=1>
! <summary>
!
How do you set down your calculations
?
!
Comment poser les calculs
?
! </summary>
!
! *
The optical axis is the straight line that joins the center C of the lens to my eye,
!
positively oriented in the direction of the light propagation for that observation,
! so
from the cathedral to my eye.
! *
First spherical refrating surfac
e $`
DS1
`$ : $`
\o
verline{S_1C_1}=+5
\:
cm
`$, $`
n_{ini}=1
`$ (air)
!
and $`
n_{fin}=1.5
`$ (glass
).<br>
! Second
spherical refrating surface $`
DS2
`$ : $`
\o
verline{S_2C_2}=-5
\:
cm
`$, $`
n_{ini}=1.5
`$ (glass
)
!
and
$`
n_{fin}=1
`$ (air)<br>
! Distance
between $`
DS1
`$ and $`
DS2
`$ vertices
: $`
\o
verline{S_1S_2}=+10
\:
cm
`$<br>
! Obje
ct cathedral $`
AB
`$ : $`
\o
verline{AB}=90
\;
m
`$ and
$`
\o
verline{S_1A}=-400
\;
m
`$<br>
!
Let us write $`
\o
verline{A_1B_1}
`$ the intermediate image (the image of the cathedral
!
given by
$`
DS1
`$.
!
! *
Specific equations for $`
DS1
`$ are
:<br><br>
! *
L'axe optique est la droite qui joint le centre C de la lentille boule à mon oeil
!
orientée positivement selon le sens de propagation de la lumière pour cette observation,
! so
it de la cathédrale vers l'oeil.
! *
Premier dioptre sphériqu
e $`
DS1
`$ : $`
\o
verline{S_1C_1}=+5
\:
cm
`$, $`
n_{ini}=1
`$ (air)
!
et $`
n_{fin}=1.5
`$ (verre
).<br>
! Second
dioptre sphérique $`
DS2
`$ : $`
\o
verline{S_2C_2}=-5
\:
cm
`$, $`
n_{ini}=1.5
`$ (verre
)
!
et
$`
n_{fin}=1
`$ (air)<br>
! Distance
entre les sommets des dioptres $`
DS1
`$ and $`
DS2
`$
: $`
\o
verline{S_1S_2}=+10
\:
cm
`$<br>
! Obje
t cathédrale $`
AB
`$ : $`
\o
verline{AB}=90
\;
m
`$ et
$`
\o
verline{S_1A}=-400
\;
m
`$<br>
!
J'appelle $`
\o
verline{A_1B_1}
`$ l'image intermédiaire (l'image de l'objet cathédrale
!
donnée par
$`
DS1
`$.
!
! *
Les équations spécifiques pour $`
DS1
`$ sont
:<br><br>
! $`
\d
frac{1.5}{
\o
verline{S_1A_1}}-
\d
frac{1}{
\o
verline{S_1A}}=
\d
frac{0.5}{
\o
verline{S_1C_1}}
`$ (équ. DS1a),
!
and $`
\o
verline{M_T
}=
\d
frac{
\o
verline{S_1A_1}}{1.5
\c
dot
\o
verline{S_1A}}
`$ (équ. DS1b)<br><br>
!
Specific equations for $`
DS2
`$ are
:<br><br>
! $`
\d
frac{1}{
\o
verline{S_2A'}}-
\d
frac{1.5}{
\o
verline{S_2A_1}}=-
\d
frac{0.5}{
\o
verline{S_2C_2}}
`$ (équ. DS2a),
and
! $`
\o
verline{
M_T
}=
\d
frac{1.5
\c
dot
\o
verline{S_2A'}}{
\o
verline{S_2A_1}}
`$ (équ. DS2b)<br><br>
!
The missing link between these two sets of equations is
:<br>
!
et $`
\o
verline{
\g
amma_{trans
}=
\d
frac{
\o
verline{S_1A_1}}{1.5
\c
dot
\o
verline{S_1A}}
`$ (équ. DS1b)<br><br>
!
Les équations spécifiques pour $`
DS2
`$ sont
:<br><br>
! $`
\d
frac{1}{
\o
verline{S_2A'}}-
\d
frac{1.5}{
\o
verline{S_2A_1}}=-
\d
frac{0.5}{
\o
verline{S_2C_2}}
`$ (équ. DS2a),
et
! $`
\o
verline{
\g
amma_{trans}
}=
\d
frac{1.5
\c
dot
\o
verline{S_2A'}}{
\o
verline{S_2A_1}}
`$ (équ. DS2b)<br><br>
!
Le liens entre ces deux équations est
:<br>
! $`
\o
verline{S_2A_1}=
\o
verline{S_2S_1}+
\o
verline{S_1A_1}=
\o
verline{S_1A_1}-
\o
verline{S_1S_2}
`$.
!
! </details>
! <!--question 5-->
! <details markdown=1>
! <summary>
!
Do you see some approximation that can be done
?
!
Vois-tu une approximation possible qui serait facile à justifier
?
! </summary>
! * In the visible range, refractive index values of transparent material are in the range [1 ; 2],
! then the focal lengthes of a spherical refractive surface (object as well as image) are
! expected to remain in the same order of magnitude than the radius of curvature,
! so a few centimeters in this case (we talk in absolute value here).
!
! * We can if we want just check this fact for $`
DS1
`$ ($`
|S_1C_1|=5
\;
cm
`$) using équation DS1 :<br>
! \- considering $`
\o
verline{S_1A_1}
\l
ongrightarrow
\i
nfty
`$ to obtain the object focal length
! $`
\o
verline{S_1F_1}
`$} we get :<br>
! * Dans le domaine visible, les valeurs de l'indice de réfraction du matériau transparent
! sont comprises dans l'intervalle [1 ; 2].
! En conséquence les distances focales objet et images d'une surface réfractive sphérique
! doivent rester du même ordre de grandeur que le rayon de courbure,
! soit quelques centimètres dans ce cas (nous parlons ici en valeur absolue).
!
! * Je peux vérifier ce fait pour $`
DS1
`$ ($`
|S_1C_1|=5
\;
cm
`$) en utilisant l'équation DS2a :<br>
! \- considérant $`
\o
verline{S_1A_1}
\l
ongrightarrow
\i
nfty
`$ pour obtenir la distance focale objet
! $`
\o
verline{S_1F_1}
`$}, j'obtiens :<br>
! $`
-
\d
frac{1}{
\o
verline{S_1F_1}}=
\d
frac{0.5}{
\o
verline{S_1C_1}}
`$
! $`
\L
ongrightarrow=
\o
verline{S_1F_1}=-10
\;
cm
`$<br><br>
! \- consid
ering $`
\o
verline{S_1A}
\l
ongrightarrow
\i
nfty
`$ to obtain the image focal length
! $`
\o
verline{S_1F'_1}
`$
we get
:<br>
! \- consid
érant $`
\o
verline{S_1A}
\l
ongrightarrow
\i
nfty
`$ pour obtenir la distance focale image
! $`
\o
verline{S_1F'_1}
`$
, j'obtiens
:<br>
! $`
\d
frac{1.5}{
\o
verline{S_1F'_1}}=
\d
frac{0.5}{
\o
verline{S_1C_1}}
\L
ongrightarrow
\o
verline{S_1F'_1}=+15
\;
cm
`$
!
! * The distance of the cathedral from the lensball $`
|
\o
verline{S_1A}|=90
\;
m
`$ is huge
! compared to the object focal length $`
|
\o
verline{S_1F_1}|=10
\;
cm
`$, we can consider
! that the cathedral is at infinity from the lensball and so the image $`
\o
verline{A_1B_1}
`$
! of the cathedral stands quasi in the image focal plane of $`
DS1
`$ :
! $`
\o
verline {S_1A_1}=
\o
verline {S_1F'_1}=+15cm
`$. So we can directly use equation DS2a with :<br>
! * La distance entre la cathédrale et la lentille boule $`
|
\o
verline{S_1A}|=90
\;
m
`$ est
! très grande devant la distance focal objet $`
|
\o
verline{S_1F_1}|=10
\;
cm
`$. Je peux considérer
! la cathédrale comme un objet "à l'infini" de la lentille-boule, et donc que l'image
! $`
\o
verline{A_1B_1}
`$ de la cathédrale est réalisée quasiment dans le plan focal image de $`
DS1
`$ :
! $`
\o
verline {S_1A_1}=
\o
verline {S_1F'_1}=+15cm
`$.<br>
! Donc je peux utiliser directement l'équation DS2a en considérant que :<br>
! $`
\o
verline{S_2A_1}=
\o
verline{S_2F'_1}=
\o
verline{S_2S_1}+
\o
verline{S_1F'_1}
`$
! $`
=
\o
verline{S_1F'_1}-
\o
verline{S_1S_2}=+15-10=+5
\;
cm
`$..
!
...
...
@@ -309,43 +313,42 @@ visible: false
! Where is the image and how tall it is ?
! </summary>
!
! *
To perform calculation, you must choose a unic lenght unit in your calculation
,
!
here $`
cm
`$ or $`
m
`$. We choose $`
m
`$ below
.
! *
Equation DS1a giv
es :<br>
! *
Pour réaliser les calculs, je dois choisir une unité de mesure adaptée
,
!
ici $`
cm
`$ ou $`
m
`$. Je choisis d'utiliser le mètre
.
! *
L'équation DS1a donn
es :<br>
! $`
\d
frac{1.5}{
\o
verline{S_1A_1}}-
\d
frac{1}{-400}=
\d
frac{0.5}{0.05}
`$ $`
\L
ongrightarrow
\o
verline{S_1A_1}=0.15
\;
m
`$<br>
!
With more than 2 significant figures, your calculator would tell you $`
0.150037
`$,
!
which nearly exactly the value of $`
\o
verline{S_1F'_1}=+0.15
\;
m
`$, so the approximation
! $`
\o
verline{S_1A_1}=
\o
verline{S_1F'_1}
`$
you could have done is fully justified
.
!
En affichant le résultat avec plus de deux chiffres significatifs, la calculatrice donne $`
0.150037
`$, ce qui
!
est très proche de la valeur $`
\o
verline{S_1F'_1}=+0.15
\;
m
`$. Cela montre que l'approximation
! $`
\o
verline{S_1A_1}=
\o
verline{S_1F'_1}
`$
que j'aurais pu faire est pleinement justifiée
.
!
! *
Equation DS2a gives
:<br>
! *
L'équation DS2a donne
:<br>
! $`
\d
frac{1}{
\o
verline{S_2A'}}-
\d
frac{1.5}{-0.1+0.15}=
\d
frac{-0.5}{-0.05}
`$
! $`
\L
ongrightarrow
\o
verline{S_2A'}=0.025
\;
m
`$
!
! * The final image is real, and stands 2.5 cm in front of the lensball in the side
! of your eye. Do not bring your eye or camera too close of the lensball \!
! * L'image finale est réelle, et se positionne à 2,5cm de la lentille, entre la lentille-boule et mes yeux.
!
! *
The size of an image (transversally to the optical axis) is given by the transverse
!
magnification $`
M_T
`$. By Definition $`
M_T
`$ is the ratio of the algebraic size of
!
the final image $`
\o
verline{A'B'}
`$ to the algebraic size of the initial object $`
\o
verline{AB}
`$
.
!
With an intermediate image, it can be break down
:<br><br>
! $`
M_T
=
\d
frac{
\o
verline{A'B'}}{
\o
verline{AB}}
`$
! *
La taille d'une image (transversalement à l'axe optique) est donnée par le grandissement
!
transversal $`
\g
amma_{trans}}
`$. Par définition $`
\g
amma_{trans}}
`$ est le rapport de la taille
!
de l'image finale $`
\o
verline{A'B'}
`$ à la taille de l'objet $`
\o
verline{AB}
`$, tailles exprimées en notation algébrique
.
!
En considérant l'image intermédiaire, je peux écrire
:<br><br>
! $`
\g
amma_{trans}}
=
\d
frac{
\o
verline{A'B'}}{
\o
verline{AB}}
`$
! $`
=
\d
frac{
\o
verline{A'B'}}{
\o
verline{A_1B_1}}
\t
imes
\d
frac{A_1B_1}{
\o
verline{AB}}
`$<br><br>
!
It is the product of the transverse magnifications of the cathedral introduced
!
by the two spherical refracting surfaces of the lensball.
<br><br>
! $`
\o
verline{
M_T}
`$ introduced by $`
DS1
`$ is
! $`
\o
verline{
M_T
}=
\d
frac{
\o
verline{S_1A_1}}{1.5
\c
dot
\o
verline{S_1A}}
`$
!
C'est le produit des deux grandissements transversals de la cathédrale donnés
!
par les deux dioptres sphériques constituant la lentille-boule. En effet :
<br><br>
! $`
\o
verline{
\g
amma_{trans}}}
`$ dû à $`
DS1
`$ est
! $`
\o
verline{
\g
amma_{trans}}
}=
\d
frac{
\o
verline{S_1A_1}}{1.5
\c
dot
\o
verline{S_1A}}
`$
! $`
=
\d
frac{+0.15}{1.5
\t
imes(-400)}=-0.00025
`$<br><br>
! $`
\o
verline{
M_T}
`$ introduced by $`
DS2
`$ is
! $`
\o
verline{
M_T
}=
\d
frac{1.5
\c
dot
\o
verline{S_2A'}}{
\o
verline{S_2A_1}}
`$
! $`
\o
verline{
\g
amma_{trans}}}
`$ dû à $`
DS2
`$ est
! $`
\o
verline{
\g
amma_{trans}}
}=
\d
frac{1.5
\c
dot
\o
verline{S_2A'}}{
\o
verline{S_2A_1}}
`$
! $`
=
\d
frac{1.5
\c
dot
\o
verline{S_2A'}}{
\o
verline{S_1A_1}-
\o
verline{S_1S_2}}
`$
! $`
=
\d
frac{1.5
\c
dot0.025}{+0.15-0.10} =0.75
`$<br><br>
!
So $`
\o
verline{M_T}
`$ introduced by the lensball is
:<br><br>
! $`
\o
verline{
M_T
}=-0.00025
\t
imes0.75
`$ $`
=-0.00019
\a
pprox-1.9
\c
dot10^{-4}
`$<br><br>
!
The image is $`
\d
frac{1}{-1.9
\c
dot10^{-4}}
\a
pprox5300
`$ smaller than the cathedral
.<br><br>
! $`
M_T
=
\d
frac{
\o
verline{A'B'}}{
\o
verline{AB}}
\a
pprox8
\c
dot10^{-4}
`$
! $`
\L
ongrightarrow
\o
verline{A'B'}=
\o
verline{AB}
\t
imes
M_T
`$
!
Donc $`
\o
verline{
\g
amma_{trans}}}
`$ réalisé par la lentille-boule est
:<br><br>
! $`
\o
verline{
\g
amma_{trans}}
}=-0.00025
\t
imes0.75
`$ $`
=-0.00019
\a
pprox-1.9
\c
dot10^{-4}
`$<br><br>
!
L'image finale est $`
\d
frac{1}{-1.9
\c
dot10^{-4}}
\a
pprox5300
`$ plus petite que l'objet cathédrale
.<br><br>
! $`
\g
amma_{trans}}
=
\d
frac{
\o
verline{A'B'}}{
\o
verline{AB}}
\a
pprox8
\c
dot10^{-4}
`$
! $`
\L
ongrightarrow
\o
verline{A'B'}=
\o
verline{AB}
\t
imes
\g
amma_{trans}}
`$
! $`
=1.9
\c
dot10^{-4}
\t
imes 90
\;
m=-0.017
\;
m
`$<br><br>
!
The image is 1.7 cm height and it is reversed
.
!
L'image a une hauteur de 1.7 cm et elle est inversée
.
!</details>
!
!<!--question 7-->
...
...
Write
Preview
Markdown
is supported
0%
Try again
or
attach a new file
Attach a file
Cancel
You are about to add
0
people
to the discussion. Proceed with caution.
Finish editing this message first!
Cancel
Please
register
or
sign in
to comment