Exercices - physisque sur les taches solaires , Exercices de Physique
Eleonore_sa
Eleonore_sa28 April 2014

Exercices - physisque sur les taches solaires , Exercices de Physique

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Exercices de physisque sur les taches solaires. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: la lunette est rendue afocale, l'observation des taches solaires.
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Exercice n°3 : LES TACHES SOLAIRES 4pts spécialité

Antilles 2006 Exercice n°3 : LES TACHES SOLAIRES ( 4 points )- Spécialité

On se propose d’étudier une lunette astronomique qui permet d’observer l’image du Soleil par une

projection sur un écran. Cette lunette est constituée :

- d’un objectif convergent de diamètre 70 mm et de distance focale f1’ = 900 mm ;

- d’un oculaire convergent de distance focale f2’ = 20 mm.

Données

- Diamètre apparent du Soleil :  = 9,3310-3 rad.

- Grossissement de la lunette : G = 

 ' .

(’ est le diamètre apparent exprimé en radian de l’image définitive A’B’).

Dans la suite de l’exercice, on assimilera l’objectif de cette lunette à une lentille mince (L1)

convergente de centre optique O1, de foyers objet et image respectifs F1 et F’1.

L’oculaire sera assimilé à une lentille mince (L2) convergente de centre optique O2, de foyers objet et

image respectifs F2 et F’2.

L’objectif de cette lunette, donne d’un objet AB très éloigné (considéré à l’infini), une image

intermédiaire A1B1 située entre l’objectif et l’oculaire. L’oculaire qui sert à examiner cette image

intermédiaire, en donne une image définitive A’B’. Lorsque cette image définitive est à l’infini, la

lunette est dite afocale.

Les schémas des figures (1 et 2) donnés en ANNEXE N°3 ont été réalisés sans considérations

d’échelle.

1. LA LUNETTE EST RENDUE AFOCALE

1.1. Le point A de l’objet AB situé à l’infini, est sur l’axe optique de la lentille L1 (voir figure 1 de

l’ANNEXE N°3, à rendre avec la copie).

1.1.1. Où se forme l’image intermédiaire A1B1 de l’objet AB par rapport à l’objectif ? Construire

cette image sur la figure 1.

1.1.2. Calculer la taille de A1B1. L’angle  étant petit, on pourra utiliser

l’approximation tan    (rad).

1.2. L’image intermédiaire A1B1 donnée par l’objectif constitue un objet pour l’oculaire.

1.2.1. Quelle position particulière doit occuper A1B1 pour que l’image A’B’ soit rejetée à

l’infini ?

1.2.2. Où se trouve alors le foyer objet F2 de l’oculaire par rapport au foyer image F’1 de

l’objectif pour que la lunette soit afocale ?

1.3. Placer sur la figure 2 de l’ANNEXE 3 à rendre avec la copie, les foyers F2 et F’2 de l’oculaire et

tracer ensuite la marche du faisceau lumineux à travers la lunette.

1.4. Dans cet exercice, on parle du diamètre apparent image’.

1.4.1. Donner sa définition et le représenter sur la figure 2.

1.4.2. Calculer ’. L’angle ’ étant petit, on pourra utiliser l’approximation tan’  ’ (rad).

1.5. En déduire la valeur du grossissement G de cette lunette.

2. OBSERVATION DES TACHES SOLAIRES

Lorsqu’on observe le Soleil au travers de filtres appropriés ou lorsque l’on projette son image sur un

écran, sa surface montre certaines irrégularités dans son éclat, appelées taches solaires, qui

apparaissent en noir.

Pour une observation de ce phénomène, on règle la position de l’oculaire par rapport à l’objectif de

façon à obtenir une image nette du Soleil sur un écran. L’écran est placé à 30 cm du foyer image

F’2 de l’oculaire.

2.1. Montrer que la valeur de la distance algébrique 2

O A' = 32 cm.

2.2. En utilisant la relation de conjugaison, calculer la distance algébrique2 1

O A .

On rappelle la relation de conjugaison appliquée à l’oculaire (L2) : 2

1

O A' 

2 1

1

O A =

2 2

1

O F '

2.3. A-t-on éloigné ou rapproché l’oculaire de l’objectif pour observer l’image du Soleil sur l’écran ?

Justifiez votre réponse.

2.4. On observe sur l’écran l’image d’une des taches solaires. Cette image supposée circulaire a un

diamètre d’ = 5 mm. L’image du Soleil possède un diamètre D’ = 126 mm.

Calculer le diamètre d de cette tache solaire.

On rappelle le diamètre du Soleil : D = 1,39106 km.

ANNEXE N°3 à rendre avec la copie

FIGURE n°1

B

Axe optique

O1 F’1

B

L1

FIGURE n°2

B

Axe optique

O1

O2

F’1

B

L1 L2

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