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title: 'new course : beyond' |
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media_order: 'syst-physique-syst-optique.gif,lentille-boule-seule.jpg,lentille-boule-transparence.jpg,lentille-boule-2-reflexions.jpg' |
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published: true |
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routable: true |
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visible; false |
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! *TON DÉFI* : Un objet (un tableau), un système physique (une lentille boule), et combien de scénarios et systèmes optiques? |
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! *Temps de découverte : 30 minutes*<br> |
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! *Temps de résolution : 10 minutes* |
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! <details markdown=1><!--1--> |
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!<summary> |
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! Je choisis. |
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! </summary> |
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! Une lentille boule est un système physique simple : une sphère de verre d'indice de réfraction $n=1.5$ et de rayon $R=5\;cm$. |
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! La lentille boule est placée devant un tableau. Selon la position de l'observateur ou de l'objectif d'un appareil photo, le système optique (l'enchaînement des éléments optiques simples traversés par la lumière entre l'objet physique et l'image observée) qui forme l'image diffère. |
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! Observe les 3 images du tableau données par la lentille boule : |
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! Image 1 |
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! Images 2 (la plus petite) et 3 |
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! Pour chacune des images du tableau, saurais-tu identifier le système optique, puis préciser les caractéristiques des différents éléments simples qui composent le système et leurs distances relatives? |
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! * _Le temps de résolution est le temps typique qui serait alloué à ce genre de problème dans un examen d'optique_. |
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! * _Le temps de découverte est un temps estimé pour préparer ce défi si tu découvres l'optique. Il ne s'agit que d'un temps indicatif, prends autant de temps que nécesaire_. |
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!<\details> |
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! <details markdown=1> |
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! <summary> |
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! Prêt à répondre aux questions de l'équipe M3P2 concernant l'image 1? |
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! </summary> |
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! <details markdown=1> |
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! <summary> |
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! Où est localisé le tableau ? |
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! </summary> |
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! * L'image est située de l'autre côté de la lentille boule, par rapport à toi. |
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!</details> |
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! <details markdown=1> |
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! <summary> |
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! Quel est le système optique qui donne l'image 1 du tableau ? |
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! </summary> |
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! * Le système optique est constitué de deux dioptres sphériques centrés sur un même axe. |
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!</details> |
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! <details markdown=1> |
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! <summary> |
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! Comment caractérises-tu chacun des éléments optiques simples qui constituent le système optique, et la distance relative entre eux? |
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! </summary> |
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! * L'axe optique est orienté positivement dans le sens de propagation de la lumière (du tableau vers la lentille boule). |
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! * Le premier dioptre sphérique $DS1$ rencontré par la lumière possède les caractéristiques suivantes :<br> |
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! $\overline{S_1C_1}=+|R|=+5\;cm$ , $n_{ini}=1$ and $n_{fin}=1.5$ |
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! |
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! * Le deuxième dioptre sphérique $DS2$ erencontré par la lumière possède les caractéristiques suivantes :<br> |
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! $\overline{S_2C_2}=-|R|=-5\;cm$ , $n_{ini}=1.5$ and $n_{fin}=1$ |
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! |
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! * La distance algébrique entre $DS1$ et $DS2$ est : $\overline{S_1S_2}=+10\;cm$ |
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!</details> |
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! <details markdown=1> |
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! <summary> |
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! Si tu devais déterminer les caractéristiques de l'image (taille et position), comment prendrais-tu le problème? |
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! </summary> |
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! * $DS1$ donne une image $B_1$ d'un objet $B$. Cette image $B_1$ pour $DS1$ devient object pour $DS2$. $DS2$ donne une image $B'1$ de l'objet $B_1$. |
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! </details> |
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! </details> |
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! <!--FOR IMAGES 2 & 3--> |
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! <details markdown=1> |
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! <summary> |
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! Prêt à répondre aux questions de l'équipe M3P2 pour les images 2 et 3 du tableau? |
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! </summary> |
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! <details markdown=1> |
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! <summary> |
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! Où le tableau est-il localisé? |
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! </summary> |
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! * Le tableau est localisé du même côté de la lentille boule que toi, et derrière toi. |
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! </details> |
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! <details markdown=1> |
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! <summary> |
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! Quels sont les deux systèmes optiques à l'origine de ces deux images? Et peux tu caractériser chacun des éléments optiques simples (+ leurs distances relatives) qui constituent chacun de ces deux systèmes optiques ? |
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! </summary> |
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! * Un premier système optique $OS1$ se compose d'un simple miroir convexe (l'objet se reflète sur la face avant de la lentille boule). En gardant l'acxe optique orienté positivement dans le sens de propagation de la lumière incidente sur la lentille boule, la valeur algébrique du rayon du miroir est : $\overline{SC}=+5\;cm$. |
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! * Le second système optique $OS2$ est composé de trois éléments optiques simples :<br><br> |
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! 1) La lumière travrse en premier le dioptre sphérique $DS1$ de caractéristiques : $\overline{S_1C_1}=+|R|=+5\;cm$ , $n_{ini}=1$ and $n_{fin}=1.5$.<br><br> |
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! 2) La lumière est alors réfléchie à l'intérieur sur la deuxième surface de la lentille, qui agit comme un mirroir sphérique de caractéristiques : $\overline{S_2C_2}=-|R|=-5\;cm$, $n=1.5$.<br><br> |
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! 3) Finalement la lumière retraverse (en ens inverse) la première surface de la lentille boule qui agit comme un dioptre sphérique de caractéristiques : $\overline{S_3C_3}=+|R|=+5\;cm$ , $n_{ini}=1.5$ and $n_{fin}=1$.<br><br> |
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! les distances algébriques entre les différents éléments de $OS2$ sont :<br> |
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! $\overline{S_1S_2}=+10\;cm$ and $\overline{S_2S_3}=-10\;cm$ |
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! </details> |
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! <details markdown=1> |
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! <summary> |
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! Quelle image est associée à chacun de ces deux systèmes optiques? |
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! </summary> |
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! * Il est difficile de se convaincre à 100% avant d'avoir fait les calculs. |
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! </details> |
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! <details markdown=1> |
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! <summary> |
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! Pourquoi avoir pris cette dernière photo dans le noir, avec seulement derrière l'appareil photo le tableau illuminé, pour obtenir les images 2 et 3? |
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! </summary> |
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! * Sur un dioptre, une partie de la puissance de la lumière incidente est réfractée, et l'autre est réfléchie. Pour un matérieu transparent et dans le domaine visible, la part de puissance réfléchie reste petite. Si la pièce avait été éclairée de manière homogène comme en plein jour, les images 2 et 3 du tableau situé derrière l'appareil photo auraient été difficilement visibles devant l'image du mur de devant à travers la lentille boule. |
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! </details> |
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! </details> |
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! </details> |
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!!!! *DIFFICULT POINT* (contribute, or indicate a difficult point of understanding) |
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!! *BEYOND* (to contribute) |
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!! *CULTURAL POINT* (contributor) |
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!!! *MAÎTRISES-TU ?* |
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!!! <details markdown = 1> |
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!!! <summary> |
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!!! Descrire le test |
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!!! </summary> |
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!!! Texte du test (et ses images, figures, audio, video, etc ...) |
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!!! ! [a figure for the test] (file-name) |
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!!! Texte de la question |
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!!! <details markdown=1> |
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!!! <summary> |
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!!! Choix de réponse 1 |
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!!! </summary> |
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!!! Texte si la réponse 1 est choisie |
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!!! </details> |
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!!! <details markdown=1> |
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!!! <summary> |
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!!! Choix de réponse 2 |
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!!! </summary> |
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!!! Texte si la réponse 2 est choisie |
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!!! </details> |
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!!! <!--possibility to add answers, questions--> |
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!!! <details markdown=1> |
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!!! <summary> |
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!!! Solution complète |
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!!! </summary> |
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!!! Texte de la solution |
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!!! </details> |
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