Physique-Chimie Terminale Spécialité
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Préparation aux épreuves du Bac
1. Constitution et transformations de la matière
Ch. 1
Modélisation des transformations acide-base
Ch. 2
Analyse physique d'un système chimique
Ch. 3
Méthode de suivi d'un titrage
Ch. 4
Évolution temporelle d'une transformation chimique
Ch. 5
Évolution temporelle d'une transformation nucléaire
BAC
Thème 1
Ch. 6
Évolution spontanée d'un système chimique
Ch. 7
Équilibres acide-base
Ch. 8
Transformations chimiques forcées
Ch. 9
Structure et optimisation en chimie organique
Ch. 10
Stratégies de synthèse
BAC
Thème 1 bis
2. Mouvement et interactions
Ch. 11
Description d'un mouvement
Ch. 12
Mouvement dans un champ uniforme
Ch. 13
Mouvement dans un champ de gravitation
Ch. 14
Modélisation de l'écoulement d'un fluide
BAC
Thème 2
3. Conversions et transferts d'énergie
Ch. 15
Étude d’un système thermodynamique
Ch. 16
Bilans d'énergie thermique
BAC
Thème 3
4. Ondes et signaux
Ch. 17
Propagation des ondes
Ch. 18
Interférences et diffraction
Ch. 19
Lunette astronomique
Ch. 20
Effet photoélectrique et enjeux énergétiques
Ch. 21
Évolutions temporelles dans un circuit capacitif
BAC
Thème 4
Annexes
Ch. 22
Méthode
Thème 4
Sujet Bac expérimental 8

Conception d'une lunette astronomique

Énoncé
Développée à partir de la fin du XVIe siècle, la lunette astronomique est un appareil constitué de deux lentilles, utilisé principalement pour l'observation des objets célestes, en particulier la Lune.

Comment créer une lunette astronomique à partir de lentilles minces convergentes ?

Doc. 1
Schéma d'étude de la lunette astronomique

Schéma d'étude de la lunette astronomique
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Crédits : lelivrescolaire.fr

Doc. 2
Matériel nécessaire

  • Banc optique
  • Deux lentilles minces convergentes de distance focale mm et mm
  • Photographie de la Lune
  • Lampe blanche
  • Écran d'observation

Doc. 4
Observation de la Lune

Pour observer un objet céleste éloigné comme la Lune, la grandeur physique employée est appelée « taille apparente » : c'est l'angle sous lequel on l'observe, que ce soit à l'œil nu ou avec un instrument. En notant la distance de la Lune à l'observateur et la taille de l'image, on peut estimer cet angle comme le rapport entre  et  pour

La Lune est située à une distance moyenne de km et possède un diamètre de km. On considère que lorsque l'on place la photographie de la Lune à plusieurs mètres de l'observateur, cette photographie peut être considérée comme un objet situé à l'infini.

Doc. 3
Photographie de la Lune

Imprimez cette photographie .

Photographie de la Lune
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Crédits : godrick/Shutterstock

Doc. 5
Incertitude

Pour estimer l'incertitude d'une distance focale , on peut utiliser les graduations d'un banc optique. En notant la distance entre deux graduations, on a alors :

Questions
1
Image intermédiaire
(15 minutes conseillées)
Un banc optique est mis à disposition, accompagné de deux lentilles dont les distances focales annoncées par le constructeur sont égales à mm et mm.
La photographie de la Lune est placée à une distance d de l'observateur.

1. À l'aide du doc. 3, calculer la distance à laquelle placer l'observateur afin d'obtenir la même taille apparente que pour l'observation de la Lune à l'œil nu.

2. Construire la lunette du doc. 1  en plaçant un objectif de distance focale d'environ mm.
Appeler le professeur pour lui présenter le schéma et le montage, ou en cas de difficulté.
Appel n°1
3. Allumer la lampe pour éclairer l'image de la Lune de façon à obtenir une image bien lumineuse. Préciser où se situe l'image intermédiaire de la Lune, à savoir l'image obtenue par l'objectif seul.

4. Observer l'image intermédiaire en positionnant un écran sur le rail. En déduire la valeur précise de la distance focale de l'objectif et estimer son incertitude .

2
Grossissement
(45 minutes conseillées)
5. Préciser comment positionner l'oculaire de distance focale afin d'observer la Lune à travers la lunette sans fatigue pour l'œil.


6. Positionner alors l'oculaire sur le banc optique et observer la Lune à travers le dispositif. Décrire l'image obtenue.
 Appeler le professeur pour lui montrer l'image finale à travers la lunette, ou en cas de difficulté.
Appel n°2



Pour une lunette astronomique, le grossissement correspond au rapport entre les distances focales de l'objectif et de l'oculaire :



7. Calculer le grossissement de la lunette astronomique ainsi que son incertitude à l'aide de la relation suivante :



8. Vérifier la cohérence de la valeur de obtenue avec les observations effectuées.


9. En déduire la taille apparente de la Lune à travers la lunette astronomique.

Défaire le montage et ranger la paillasse

Se Préparer aux ECE
  Réaliser un schéma détaillé et légendé de la lunette astronomique en y incluant les deux lentilles (objectif et oculaire), quelques rayons inclinés d'un angle , l'image intermédiaire de l'objet et quelques rayons en sortie, inclinés d'un angle .

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