Concevoir un vidéoprojecteur
Application directe du cours · niveau 2 · optique géométrique (MPSI), chapitre 4 — Lentilles minces dans l'approximation de Gauss
Énoncé
1) Un vidéoprojecteur forme sur un écran l'image agrandie d'une petite dalle, à l'aide d'une lentille de focale , avec un grandissement . Où placer la dalle, et à quelle distance est l'écran ? (On utilisera Newton.)
2) Montrer que, pour une image réelle d'un objet réel (), la distance objet-image vaut . Vérifier qu'on retrouve et le cas d'égalité.
3) Dans une salle, l'écran est à de la dalle, large de ; on veut une image de de large. Quelle focale choisir ?
4) Cas limite : simplifier la relation. Comment évolue la largeur de l'image si l'on recule l'appareil (à focale fixe) ? Intérêt d'un zoom ?
Corrigé
La stratégie. Le grandissement imposé fixe tout : Newton exprime directement les positions de l'objet et de l'image à partir de , sans résoudre d'équation. La distance devient alors une fonction de , plus parlante que la fonction de la position utilisée dans le cours.
1) Positions par Newton. donne : la dalle est à en amont du foyer objet, . Et donne , d'où . L'écran est à de la lentille. Le réglage est très sensible : un déplacement de la dalle d'un millimètre change de , et donc la position de l'image d'autant ; c'est le grandissement longitudinal (en dérivant la relation de Newton, ). L'image est renversée () : la dalle est montée à l'envers.
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