Les lentilles minces convergentes
Quelles sont la position et la taille de l’image d’un objet donnée par une lentille mince convergente ? I. Propriétés des lentilles minces convergentes
Une lentille est dite mince si son épaisseur e au centre de la lentille est petite devant les rayons R de courbure des deux surfaces (R/e > 100).
Centre optique :
On appelle le centre de la lentille O « centre optique ».
Qu’ont de particulier les rayons qui passent par le centre optique O de la lentille ? Schématiser la situtation.
Foyer image F’ :
Qu’arrive-t-il à un faisceau de rayons qui arrivent parallèlement à l’axe optique ? Proposer une définition du foyer image F’ et compléter le schéma ci-contre.
Foyer objet F :
Des rayons issus d’un point F tel que OF OF', émergent de la lentille parallèlement à l’axe optique. Schématiser cette situation sur le schéma ci-contre.
Distance focale f’ : On appelle distance focale la distance algébrique f'OF'OF f’ s’exprime en mètre (m)
Déterminer approximativement la distance focale de la lentille à votre disposition.
Vergence C : On appelle vergence C de la lentille la grandeur
' 1
C f
C s’exprime en dioptrie (δ) lorsque f’ s’exprime en mètre.
Calculer la vergence de la lentille à votre disposition.
Plans focaux : le foyer image F’ appartient au plan focal image ; le foyer objet F appartient au pla focal objet.
O F
O O
Remarque :
Pour une lentille convergente F’ est toujours situé après la lentille sur l’axe optique.
Conséquence : 0 '
OF donc f’ > 0 et C > 0.
F Plan focal objet
O
F’
Plan focal image
Conseil :
Il suffit de tracer la marche de 2 rayons pour trouver la position de l’image d’un point
Conseil : Déterminer expérimentalement où se forme l’image d’un objet à l’infini. (Un objet est dit « à l’infini » si il est situé à plus de 100× la distance focale de la lentille).
II. Construction graphique d’une image :
Cas d’un objet situé entre l’infini et le foyer objet de la lentille :
Cas d’un objet situé entre le foyer objet F et le centre optique O :
Cas d’un objet situé à l’infini, en avant de la lentille :
Qualifier l’image dans chacun des cas étudiés, en utilisant les informations ci-dessous.
L’image A’B’ est réelle si elle se forme à l’intersection des rayons émergents ; elle est projetable sur un écran.
L’image est virtuelle si elle se forme à l’endroit d’où les rayons semblent provenir, en avant de la lentille ; elle est visible à travers la lentille mais n’est pas projetable sur un écran.
L’image est droite si elle est dans le même sens que l’objet.
L’image renversée si elle se forme dans le sens opposé de l’objet.
F
F’
O
Rayon issu de B situé à l’infini
F
O F’
B
A F
F’
B
A
O
