Ch3: images et couleurs (page p316 )
1. Image formée par une lentille convergente 1.1.Lentille mince convergente
1.1.1. Quelques définitions
Une lentille est un solide constitué d’un matériau
transparent limité par deux faces, dont l’une au moins est courbe.
Une lentille mince convergente est bombée avec bords minces. Elle possède un centre et un axe de
symétrie appelés respectivement « centre optique » (O) et « axe optique » de la lentille.
(L)
Axe optique O
Une lentille est convergente lorsqu’un faisceau de
rayons incidents parallèles à l’axe optique émerge de la lentille en passant par un point.
O (L)
1.1.2.Rayons lumineux particuliers et foyers principaux d’une lentille convergente.
Tout rayon incident passant par le centre optique de la lentille convergente n’est pas dévié.
(L)
Axe
optique
Tout rayon incident parallèle à l’axe optique émerge de la lentille en passant par un point F’ appelé foyer
principal image.
O
F’
Axe
optique
(L)
Tout rayon incident passant par le point F, symétrique de F’ par rapport à O émerge de la lentille parallèlement à l’axe optique. F est appelé foyer principal objet.
O Axe
optique F
1.2. Notion de grandeur algébrique
Par convention, l’espace est orienté à l’aide de deux axes dont le centre optique de la lentille est l’origine.
Le sens positif de l’axe optique correspond au sens de propagation de la lumière.
Les distances mesurées dans le sens positif choisi sont alors comptées positivement, les autres sont comptées négativement.
On parle alors de grandeurs algébriques. Une distance algébrique AB est notée par un segment avec un trait au dessus : 𝑨𝑩
Exemples: 𝑂𝐴 = −7𝑐𝑚 𝑂𝐹′ = 3𝑐𝑚
O Axe
optique (L)
F F’
A
1.3. Construction d’une image
1.3.1. Image d’un objet situé à gauche de F
On considère un objet AB perpendiculaire à l’axe optique et dont le point A appartient à cet axe.
A’
B’
O F F’
𝑂𝐹′ = +3,0 𝑐𝑚 𝑶𝑨 = −𝟕, 𝟎 𝒄𝒎
𝑨𝑩 = +𝟐, 𝟎 𝒄𝒎
A B
L’image est inversée
1.3.2. Image d’un objet situé entre F et O.
B
O F A F’
𝑨𝑩 = +𝟏, 𝟎 𝒄𝒎
𝑶𝑨 = −𝟐, 𝟎 𝒄𝒎 𝑶𝑭′ = +𝟑, 𝟎 𝒄𝒎 A’
B’
L’image est droite, virtuelle (non observable sur un écran).
1.3.2. Image d’un objet situé à l’infini.
L’image d’un objet situé à l’infini se trouve dans le plan focal image (plan perpendiculaire à l’axe optique passant par le foyer image F’). Voir schéma.
F’
1.4. Distance focale et vergence d’une lentille convergente
La distance focale f ’ d’une lentille convergente
correspond à la distance algébrique OF’. Elle s’exprime en mètre (m). f′= OF’
La vergence v ou c d’une lentille correspond à l’inverse de sa distance focale. Elle s’exprime en dioptrie (δ).
1.5. Relation de conjugaison.
La position 𝑂𝐴 d’un objet et la position de son image 𝑂𝐴′ donnée par la lentille de distance focale 𝑓′ = 𝑂𝐹′ sont liées par la relation : OA′1 − OA1 = OF1 ′
1.6. Grandissement et caractéristiques de l’image.
Le grandissement algébrique γ est défini par la relation : 𝜸 = A′B′
AB = OA′ OA
γ < 0 : L’image et l’objet sont de sens contraire et situés de part et d’autre de la lentille.
γ > 0 : L’image et l’objet sont de même sens et situés du même côté de la lentille.
γ < 1 : L’image est plus petite que l’objet.
γ > 1 : L’image est plus grande que l’objet.
Exercices p 326 n°1,2,3,4,5,6,11,13,14,17 et 18
2. Vision des couleurs
2.1. Synthèse additive de lumières colorées
2.2. Interaction entre la lumière et les objets La lumière arrivant sur un objet peut:
Etre transmisse: la lumière traverse l’objet
Etre Diffusée: la lumière est renvoyée par la surface de l’objet dans toutes les directions.
Etre absorbée: La lumière est transformée en une autre forme d’énergie.
2.3. Synthèse soustractive
2.4. Les photodétecteurs de l’oeil
La rétine est constituée de 3 types de cônes sensibles aux lumières rouge verte ou bleue. On parle de vision
trichromatique.
2.5. couleur perçue d’un objet
La couleur perçue d’un objet résulte de la synthèse additive effectuée par l’œil. Elle dépend de la nature de l’objet, de la source de lumière et de l’œil.
Exercices p 326 n° 7,8,9,10,19,20,27,35 et 46
