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Lunette et instruments d'optique
Sujet Bac Corrigé - Lunette et éclipse solaire - Polynésie 2022 Jour 1 - Ex 4 - Corrigé (Physique-chimie)
1 juin 2022
Terminale spécialité
Exercice 4 du bac 2022 de Polynésie (jour 1), sur 5 points : observer l'éclipse solaire du 10 juin 2021 avec une lunette astronomique afocale. 🔭
- Objectif, oculaire, foyers et construction de l'image intermédiaire
- Tracé du faisceau lumineux à travers la lunette
- Démonstration et calcul du grossissement G = f'1/f'2
- Diamètre apparent et estimation du diamètre de la Lune
Sujet officiel et corrigé détaillé, constructions comprises, à télécharger gratuitement en PDF. Durée conseillée : 53 minutes environ.
✅ Correction
🫣
Correction Masquée
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Éclipse solaire du 10 juin 2021 : analyse du corrigé
Cet exercice d'optique de 5 points s'appuie sur l'observation d'une éclipse de Soleil à l'aide d'une lunette astronomique. Il combine des questions de cours sur les lentilles, plusieurs constructions graphiques sur le document réponse, une démonstration du grossissement et, pour finir, une question ouverte sur le diamètre de la Lune. La rigueur des tracés y compte autant que celle des calculs.
Questions 1 à 3 : vocabulaire de la lunette
La lentille L1, côté astre, est l'objectif ; L2, côté œil, est l'oculaire. Le point où convergent les rayons parallèles à l'axe est le foyer principal image F'1 : répondre seulement « foyer » est insuffisant, car une lentille en possède deux. La lunette étant afocale, le foyer objet F2 de l'oculaire est confondu avec F'1, et F'2 est son symétrique par rapport au centre optique O2.
Questions 4 à 6 : l'image intermédiaire
Un rayon passant par le centre optique n'est pas dévié. L'objet étant à l'infini, l'image intermédiaire A1B1 se forme dans le plan focal image de L1, avec A1 en F'1. Cette image est réelle et renversée. Le corrigé précise que « réduite » peut se défendre, tout en rappelant qu'un grandissement n'a pas de sens pour un objet à l'infini.
Questions 7 à 9 : le faisceau et l'angle θ'
Le rayon issu de B1 passant par O2 sert de direction de référence. Le faisceau issu de B∞ converge en B1 entre les deux lentilles, puis ressort de L2 en rayons parallèles à la droite (B1O2). Erreur fréquente : faire converger les rayons après l'oculaire ou les tracer parallèles à l'axe. L'angle θ' se place en O2, entre l'axe optique et cette direction.
Questions 10 à 12 : le grossissement
Dans les triangles O1A1B1 et O2A1B1, rectangles en A1, on exprime θ = A1B1/f'1 et θ' = A1B1/f'2 grâce à l'approximation des petits angles. La longueur commune A1B1 se simplifie et G = f'1/f'2. Avec f'1 = 66 cm et f'2 = 9,0 mm, il faut convertir avant de diviser : G = 73, valeur identique au grossissement maximal annoncé par le fabricant. Sans conversion, on trouverait 7,3.
Question 13 : le diamètre de la Lune
Lors de l'éclipse, la Lune et le Soleil sont vus sous le même diamètre apparent. Les triangles semblables donnent d = D × dT-L/dT-S, soit environ 3,56 × 103 km. L'extrait de revue, selon lequel la Lune est 400 fois plus petite que le Soleil, conduit à 3,48 × 103 km. L'écart relatif, d'environ 2 %, s'explique par l'arrondi du facteur 400, le rapport réel des distances valant environ 391.
Conseils
Pour une question ouverte, annoncez la démarche, écrivez la relation littérale, calculez, puis concluez par une comparaison chiffrée : un écart relatif convainc davantage qu'un simple « les valeurs sont proches ». Pour les constructions, utilisez une règle, nommez chaque point et tracez en tirets les rayons de construction.