Notice d`utilisation (FR)
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1. se situe alors la surface limite entre les deux milieux Si l angle d incidence est sup rieur l angle critique il n y a plus de r fraction et toute la lumi re est r fl chie Dans ce cas on parle de r flexion totale Acrylique FTP Fig La 70 180 10 ag J vP Ay 35 E6d R flexion totale Propagation de la lumi re dans des fibres optiques U17300 De la lumi re se propage dans une fibre optique par la r flexion totale Le param tre l ouverture num rique d termine l angle qui ne doit pas tre d pass Il correspond au sinus de l angle d entr e maximum de la lumi re Lorsque la fibre optique est pli e ce param tre d termine galement le plus petit rayon Il ne peut pas passer au dessous de la valeur minimum lorsque la fibre optique est install e LA A E7 D calage d un rayon lumineux lame acrylique faces parall les U17300 U17301 Lorsqu un rayon lumineux traverse une lame faces parall les sa direction n est pas modifi e Le rayon mergent est d cal de la distance d Avec une paisseur de lame h on obtient pour d J _ sn P cos B E8 D calage d un rayon lumineux air entre deux lames acryliques faces parall les U17301 Dans ce cas on observe un d calage entre le rayon incident et le rayon mergent En revanche ce d calage va dans le sens contraire celui observ dans le cas de la plaque acrylique Acrylique E9a D flexio2. entre O et 0 44 E23a Correction d une aberration sph rique par la r duction du diam tre de faisceau U17300 U17301 Pour r duire l aberration sph rique d une lentille on peut diminuer le diam tre du faisceau qui traverse la lentille Il suffit de masquer les rayons se trouvant sur les bords ext rieurs E24a T lescope d apr s Kepler U17300 feuille D L objectif dans le t lescope de Kepler g n re une image r elle r duite de l objet observ agrandie par l oculaire qui fait fonction de loupe L image est invers e le haut et le bas ainsi que la gauche et la droite sont invers s et fortement agrandie Pour illustrer ce ph nom ne masquez l un des rayons se trouvant sur les bords ext rieurs Si le rayon incident sup rieur est masqu le rayon mergent inf rieur dispara t Objectif Oculaire E23b Correction de l aberration sph rique par une combinaison de lentilles U17300 feuille E L aberration sph rique de lentilles de convergence et de divergence ont un effet inverse Une combinaison de lentilles permet de corriger cette erreur L aberration Af f f est d finie comme la diff rence entre la focale f des rayons ext rieurs et la focale f des rayons int rieurs Avec les lentilles convergentes l aberration a un signe positif et avec les lentilles divergentes elle pr sente un signe n gatif 45 E24b T lescope d apr s Galil e U17300 feuille C Dans l
3. s avoir travers la lentille les rayons lumineux sont divergents La lentille ne projette aucune d image Prolong s vers l arri re les rayons se rencontrent au foyer virtuel F ne eee PS E19b Passage de rayons lumineux travers une lentille d air convexe Rayons lumineux non parall les l axe optique U17301 L axe est perpendiculaire l axe optique et traverse le foyer virtuel F On l appelle le plan focal Si les rayons r fract s sont prolong s ils se rencontrent en un point sur l axe 42 E20a Passage de rayons lumineux travers une E21a Param tres de lentilles paisses lentille d air concave Rayons lumineux D termination du rayon de courbure parall les l axe optique U17300 017301 U17301 Les lentilles du jeu d optique laser pr sentent une Une lentille d air concave se comporte comme une surface de r fraction cylindrique sur base circulaire lentille de convergence et apr s avoir travers la avec les m mes rayons de courbure Du papier lentille les rayons lumineux se rencontrent au foyer millim trique permet de d terminer ces rayons F RE EEE RUBENS T MERE es E20b Passage de rayons lumineux travers une E21b Param tres de lentilles paisses Distance lentille d air concave Rayons lumineux focale Cra l axe optique U17300 U17301 Ce sont des lentilles dont l paisseur n est pas n gligeable Lors de la d finition de la
4. 3B SCIENTIFIC PHYSICS going one step further Jeu d optique laser de d monstration U17300 et jeu compl mentaire U17301 Manuel d utilisation 1 05 ALF NN OO OO OO UT UT VI WO N 10 10 11 11 11 12 12 12 Exp n E1 E2 E3a E3b E4a E4b E5a E5b E6a E6b E6C E6d E7 E8 E9a E9b E10a E10b E11a E11b E11c E11d E11e E12 E13a E13b E14a E14b ET5a E15b Sommaire Exp rience Introduction El ments fournis R flexion sur un miroir plan R flexion sur deux miroirs plans R flexion sur un miroir concave Rayons lumineux parall les l axe optique R flexion sur un miroir concave Rayons lumineux non parall les l axe optique R flexion sur un miroir convexe Rayons lumineux parall les l axe optique R flexion sur un miroir convexe Rayons lumineux non parall les l axe optique R fraction d un rayon lumineux lors du passage de l air vers l acrylique Profondeur virtuelle d un objet R fraction d un rayon lumineux lors du passage de l acrylique vers l air R fraction sur un prisme acrylique Angle critique r flexion totale R flexion totale Propagation de la lumi re dans des fibres optiques D calage d un rayon lumineux lame acrylique faces parall les D calage d un rayon lumineux air entre deux lames acryliques faces parall les D flexion d un rayon lumineux travers un prisme acrylique D flexion minimum traver
5. a lunette de Galil e les rayons provenant de l objectif rencontrent une lentille divergente avant d atteindre le foyer Les rayons atteignent l il parall lement L image de l objet est agrandie droite et l endroit Objectif Oculaire E25 Appareil photo U17300 feuille B La lentille de l appareil photo est une lentille de convergence Sur le film se trouvant l arri re de l appareil elle g n re une image r elle mais l envers d un objet 3B Scientific GmbH Rudorffweg 8 21031 Hamburg Allemagne www 3bscientific com Sous r serve de modifications techniques
6. ation sph rique par une combinaison de lentilles U17300 19 E24a T lescope d apr s Kepler U17300 19 E24b T lescope d apr s Galil e U17300 19 E25 Appareil photo U17300 Jeu d optique laser de d monstration Jeu compl mentaire laser de d monstration U17300 U17301 La colonne Jeu d appareils propose le jeu d appareils requis pour l exp rience en question soit U17300 soit U17301 soit les deux Einleitung Le jeu d optique laser de d monstration permet le montage simple et clair d exp riences destin es il lustrer les principes de l optique g om trique ainsi que le mode de fonctionnement de divers appareils opti ques Le laser diodes 5 rayons U17302 servira de source lumineuse Ce manuel d utilisation d crit de nombreuses exp rien ces fondamentales utilisant les l ments optiques des deux jeux d appareils U17300 et U17301 Chaque des cription d exp rience est compos e de trois parties 1 une description sommaire de l exp rience 2 une repr sentation graphique de l exp rience 3 une illustration du montage Sous chaque titre vous trouverez entre parenth ses le jeu d appareils qui permet de r aliser l exp rience U17300 U17301 ou U17300 U17301 La m me indi cation est pr cis e dans la derni re colonne du som maire Le laser diodes U17302 constitue un l ment central des exp riences Cinq diodes laser g n rent cinq rayons lumineux parall les Vous pouvez s lectionner le nom bre
7. de la lentille on convergence et apr s avoir travers la lentille les modifie en m me temps la focale Plus la lentille est rayons lumineux se rencontrent au foyer F paisse plus la focale est petite A partir d une paisseur critique la lentille de convergence devient une lentille divergente ES RU F 5 4 s o a a t aa a m a L 1 2 f i ATA A x Mess E17b Passage de rayons lumineux travers une lentille convexe Rayons lumineux non parall les l axe optique U17300 U17301 L axe est perpendiculaire l axe optique et traverse le foyer F On l appelle le plan focal Les rayons 41 E18a Passage de rayons lumineux travers une lentille concave Rayons lumineux parall les l axe optique U17300 U17301 Apr s avoir travers la lentille les rayons lumineux sont divergents La lentille ne projette aucune d image Prolong s vers l arri re les rayons se rencontrent au foyer virtuel F E18b Passage de rayons lumineux travers une lentille concave Rayons lumineux non parall les l axe optique U17300 U17301 L axe est perpendiculaire l axe optique et traverse le foyer virtuel F On l appelle le plan focal Si les rayons r fract s sont prolong s ils se rencontrent en un point sur l axe E19a Passage de rayons lumineux travers une lentille d air convexe Rayons lumineux parall les l axe optique U17301 Apr
8. de rayons lumineux mergents Une plaque m tallique fournie pr sentant des al sages est plac e devant le laser diodes Evitez tout contact direct des yeux avec le rayon laser El ments fournis Jeu d optique laser de d monstration U17300 Lentille biconcave Lentille biconvexe Lentille biconvexe Lentille biconvexe Lentille biconvexe Petite lentille plan concave Petite lentille plan convexe Grande lentille plan convexe O N OO 01 YO ON 32 9 Miroir concave E2 R flexion sur deux miroirs plans 10 Miroir convexe U17301 11 Miroir plan D monstration de l quation 12 Lame faces parall les 2y 13 Prisme l angle tant form par le rayon incident et le rayon 14 Fibre optique r fl chi et y repr sentant l angle entre les surfaces du miroir Feuilles Mod le d un il Appareil photo T lescope d apr s Galil e T lescope d apr s Kepler Aberration sph rique Graduation angulaire 360 moann gt Jeu compl mentaire U17301 21 Lentille d air biconcave 22 Lentille biconcave 23 Lentille d air biconvexe 24 Lentille biconvexe 25 Prisme d air 26 Prisme quilat ral 27 2 prismes en angle droit 28 Lame faces parall les carr e 29 2 lame faces parall les rectangulaires 11 2 miroirs plans E1 R flexion sur un miroir plan U17300 U17301 Illustration de la loi de la r flexion Un rayon lumi neux qui rencontre la surface plane d un miroir dans un angle d i
9. e d air Acrylique E13a Passage d un rayon lumineux travers une surface limite convexe air acrylique U17301 Si un rayon lumineux traverse la surface limite air acrylique au point A il est r fract vers la normale La normale est la droite reliant le point A au point central de courbure S Acrylique 28 LASER RAY BOX E13b Passage de rayons lumineux travers une surface limite convexe air acrylique U17301 Les rayons incidents sont r fract s deux reprises et se rencontrent sur l axe optique au point F au foyer E14a Passage d un rayon lumineux travers une surface limite concave air acrylique U17301 Si le rayon lumineux rencontre la surface limite au point A on observe une r fraction vers la normale La normale est la droite reliant le point A au point central de courbure S e EET bamo m o l A E M l i lM Acrylique E14b Passage de rayons lumineux travers une surface limite concave air acrylique U17301 Lorsque le faisceau a travers la surface limite acrylique air il subit une r fraction divergente Si les rayons r fract s sont prolong s vers l arri re ils se rencontrent en un point de l axe optique Ce point est le foyer virtuel F Acrylique E15a Passage d un rayon lumineux travers une surface limite convexe acrylique air U17301 Lorsque le faisceau a travers le point A il est r fract en s cartant de la normale La normale e
10. focale il faut tenir compte de l cart entre les deux plans principaux H et H L axe est perpendiculaire l axe optique et traverse le foyer F On l appelle le plan focal Si les rayons r fract s sont prolong s ils se rencontrent en un point sur l axe 43 E22a Mod le d un il U17300 feuille A Les rayons parall les l axe optique sont r fract s par la lentille oculaire et se rencontrent en un point sur la r tine Placer la lentille oculaire 1 directement derri re la ligne O R tine Lentille oculaire E22b Mod le d un il myopie U17300 feuille A Les rayons parall les l axe optique sont r fract s par la lentille oculaire et se rencontrent en un point devant la r tine Placez la lentille oculaire 2 directement derri re la ligne O et la lentille de correction 5 entre les lignes O et 0 Lentille oculaire R tine H Lentille de correction 5 E22c Mod le d un il hyperm tropie U17300 feuille A Les rayons parall les l axe optique sont r fract s par la lentille oculaire et se rencontrent en un point derri re la r tine Une lentille de correction est une lentille de convergence L quation suivante permet de calculer la focale f du syst me de lentilles p T2 f 1 f2 f tant la focale de la lentille oculaire et f la lentille de correction Lentille oculaire R tine c a k Lentille de correction 4
11. n a l impression qu ils partent d un point situ sur le plan focal derri re le miroir E5a R fraction d un rayon lumineux lors du passage de l air vers l acrylique U17300 feuille F Lors du passage d un rayon d un milieu d indice de r fraction n vers un milieu d indice de r fraction n son changement de direction est d termin par la loi de la r fraction de Snellius n sina n sin a est l angle d incidence dans le milieu n et B l angle de r fraction dans le milieu n Acrylique 34 E5b Profondeur virtuelle d un objet U17301 Exp rience permettant d observer la profondeur vir tuelle d un objet dans de l eau ou derri re de l acrylique vu depuis l air Acrylique 28 E6a R fraction d un rayon lumineux lors du passage de l acrylique vers l air U17300 feuille F L angle de r fraction B est sup rieur l angle d incidence Le rayon est r fract en s cartant de la normale Al EKET i on TOTE 10 ag p 3 E6b R fraction sur un prisme acrylique U17300 U17301 Lors du passage d un rayon lumineux de l acrylique vers l air on peut crire la loi de Snellius sous la forme suivante n sina sin B Indice de r fraction n 1 Acrylique E6c Angle critique r flexion totale U17300 feuille F Plus l angle d incidence est lev plus l angle de r fraction est important Si n lt n on obtient un ang le critique Le rayon r fract
12. n d un rayon lumineux travers un prisme acrylique U17300 U17301 Dans un prisme acrylique un rayon incident est r fract au point A vers la normale Au point d mergence B la r fraction s carte de la normale La somme de tous les angles de r fraction est l angle de d flexion II s agit de l angle entre le rayon incident et le rayon mergent M 36 E9b D flexion minimum travers un prisme acrylique U17300 U17301 On peut montrer que l angle d incidence avec un angle de d flexion minimum est gal l angle d mergence B Dans le prisme le rayon r fract est alors parall le au c t qui n est pas travers On peut appliquer l quation suivante pour calculer l indice de r fraction du prisme E10a D flexion d un rayon lumineux travers un prisme d air U17301 De la lumi re traverse la surface limite acrylique air au point A Le rayon est r fract en s cartant de la normale Au point B il est r fract dans la direction de la normale La somme de tous les angles de r fraction est l angle de d flexion Il s agit de l angle entre le rayon incident et le rayon mergent K Acrylique E10b D flexion minimum travers un prisme d air U17301 En pr sence d un angle de d flexion minimum l angle d incidence a est gal l angle d mergence B Dans le prisme le rayon r fract est alors parall le au c t qui n est pas travers On peut appliquer l quation s
13. ncidence a est r fl chi dans un angle E3a R flexion sur un miroir concave Rayons a b lumineux parall les l axe optique Les deux angles sont mesur s par rapport la norma U17300 le La focale f d un r flecteur de concentration est d ter min e par la distance VF Le rayon de courbure peut tre calcul l aide de la formule r E La distance VS est deux fois plus longue que VF 33 E3b R flexion sur un miroir concave Rayons lumineux non parall les l axe optique U17300 L axe 6 est perpendiculaire l axe optique et traverse le foyer On l appelle le plan focal Les rayons incidents parall les sont r fl chis et se rencontrent sur le plan focal Si les rayons sont parall les l axe optique le foyer F se situe par dessus E4a R flexion sur un miroir convexe Rayons lumineux parall les l axe optique U17300 Les rayons r fl chis semblent partir d un point situ derri re le miroir Il s agit du foyer virtuel La distance VF d termine la focale du miroir Le rayon de courbure peut tre calcul l aide de la formule r 175 La distance VS est deux fois plus longue que VF E4b R flexion sur un miroir convexe Rayons lumineux non parall les l axe optique U17300 L axe 6 est perpendiculaire l axe optique et traverse le foyer On l appelle le plan focal Si les rayons tombant sur le miroir sont parall les ils sont diverg s de telle sorte qu o
14. optique U17300 017301 14 E17b Passage de rayons lumineux travers une lentille convexe Rayons lumineux non parall les l axe optique U17300 017301 14 E17c Passage de rayons lumineux travers une lentille acrylique convexe paisse U17301 14 E18a Passage de rayons lumineux travers une lentille concave Rayons lumineux parall les l axe optique U17300 017301 15 E18b Passage de rayons lumineux travers une lentille concave Rayons lumineux non parall les l axe optique U17300 017301 15 E19a Passage de rayons lumineux travers une lentille d air convexe Rayons lumineux parall les l axe optique U17301 15 E19b Passage de rayons lumineux travers une lentille d air convexe Rayons lumineux non parall les l axe optique U17301 16 E20a Passage de rayons lumineux travers une lentille d air concave Rayons lumineux parall les l axe optique U17301 16 E20b Passage de rayons lumineux travers une lentille d air concave Rayons lumineux non parall les l axe optique U17301 16 E21a Param tres de lentilles paisses D termination du rayon de courbure U17300 U17301 17 E21b Param tres de lentilles paisses Distance focale U17300 U17301 17 E22a Mod le d un il U17300 17 E22b Mod le d un il myopie U17300 18 E22c Mod le d un il hyperm tropie U17300 18 E23a Correction d une aberration sph rique par la r duction du diam tre de faisceau U17300 017301 18 E23b Correction de l aberr
15. s un prisme acrylique D flexion d un rayon lumineux travers un prisme d air D flexion minimum travers un prisme d air R flexion sur une ar te d un prisme acrylique R flexion sur deux ar tes d un prisme acrylique R flexion sur deux prismes acryliques R flexion sur deux prismes acryliques R flexion sur deux prismes acryliques R flexion sur un prisme d air Passage d un rayon lumineux travers une surface limite convexe air acrylique Passage de rayons lumineux travers une surface limite convexe air acrylique Passage d un rayon lumineux travers une surface limite concave air acrylique Passage de rayons lumineux travers une surface limite concave air acrylique Passage d un rayon lumineux travers une surface limite convexe acrylique air Passage de rayons lumineux travers une surface limite acrylique air Jeu d appareils U17300 U17301 U17301 U17300 U17300 U17300 U17300 U17300 U17301 U17300 U17300 U17301 U17300 U17300 U17300 U17301 U17301 U17300 U17301 U17300 U17301 U17301 U17301 U17301 U17301 U17301 U17301 U17301 U17301 U17301 U17301 U17301 U17301 U17301 U17301 31 13 E16a Passage d un rayon lumineux travers une surface limite concave acrylique air U17301 13 E16b Passage de rayons lumineux travers une surface limite acrylique air concave U17301 13 E17a Passage de rayons lumineux travers une lentille convexe Rayons lumineux parall les l axe
16. st la droite reliant le point A au point central de courbure S Acrylique E15b Passage de rayons lumineux travers une surface limite convexe acrylique air U17301 Lorsque le faisceau a travers la surface limite acrylique air il subit une r fraction divergente Si les rayons r fract s sont prolong s vers l arri re ils se rencontrent en un point de l axe optique Ce point est le foyer virtuel F E16a Passage d un rayon lumineux travers une surface limite concave acrylique air U17301 Lorsque le faisceau a travers le point A il est r fract en s cartant de la normale La normale est la droite reliant le point A au point central de courbure S Acrylique 40 E16b Passage de rayons lumineux travers une incidents sont r fract s et se rencontrent en un point surface limite concave acrylique air sur l axe U17301 Lorsque le faisceau a travers la surface limite il devient convergent Des rayons parall les se rencontrent en un point de l axe optique le foyer F E17c Passage de rayons lumineux travers une E17a Passage de rayons lumineux travers une lentille acrylique convexe paisse lentille convexe Rayons lumineux U17301 parall les l axe optique En pla ant une lame faces parall les entre deux U17300 U17301 lentilles 23 on peut illustrer le mod le d une lentille Une lentille acrylique convexe est une lentille de paisse En modifiant l paisseur d
17. uivante pour calculer l indice de r fraction du prisme voir E9b Le sens de la d flexion est l inverse de celui d un prisme acrylique Acrylique E11a R flexion sur une ar te d un prisme acrylique U17301 Lorsqu ils touchent l ar te les rayons sont enti rement r fl chis Si l on tourne l g rement le prisme on peut observer tant une r fraction qu une r flexion E11b R flexion sur deux ar tes d un prisme E11d R flexion sur deux prismes acryliques acrylique U17301 U17301 Les conditions sont remplies pour obtenir une r flexion Dans ce cas les conditions sont remplies pour obtenir totale sur toutes les ar tes des prismes une r flexion totale sur les deux ar tes Si le rayon incident sup rieur est masqu le rayon mergent inf rieur dispara t L image est invers e 180 EE LASER RAY 10 E11e R flexion sur deux prismes acryliques U17301 Les conditions sont remplies pour obtenir une r flexion totale sur toutes les ar tes des prismes E11c R flexion sur deux prismes acryliques U17301 Les conditions sont remplies pour obtenir une r flexion totale sur toutes les ar tes des prismes 5 LASER RAY 10 38 E12 R flexion sur un prisme d air U17301 Si l angle d incidence des rayons lumineux est inf rieur l angle critique 42 les rayons sont r fl chis vers l acrylique Si l angle est sup rieur une partie de la lumi re traversera le prism
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