3. lentille ".. '

Leçon 17

Caractéristiques principales d'une lentille ".. '

^,

Les caractéristiques principales d'une

lentille

sont

:

un axe principal (axe optique), un axe secondaire, le centre optique O,

le

foyer principal image

F',

le foyer obiet F, la distance focale.

1. Axe principal (ou axe optique) d'une lentille

:

L'axe principal (ou axe optique, dénomination utilisée par la suite) est la droite perpendiculaire à I'axe de la lentille.

2. Centre optique d'une lentille

: a)

a)

Les axes secondaires sont toutes

D)

b)

Un rayon passant par le centre optique d'une lentille mince n'est ^pas dévié.

I

e centre optique d'une lentille, généralement appelé O, est Ie point d'iritersection entre le plan de Ia lentille et I'axe optique : un rayon passant par ce point garcle la mêrne direction.

3. Axe secondaire d'une lentilte

:

i!,

;l\

.1,*\

:\

n t!.,

: "\

les autres droites passant par le centre optique O.

Foyer et distance focale

:

Activité:

4.

l, ii,

Disposer une feuille de papier face au Soleil (ou d'une lampe éloignée) et placei une

leptille'

convergente (ou une loupe) de façon à obtenir un point très lumineux sur la

feuillè. '

^:

Me,surer la distance F entre ce point et la

lentille

^:

Recommencer I'expérience avec une autre lentille.

.

_La distance mesurée dépend-elle de la lentille utilisée ?

.

_{Que se} passe-t-il si on prolonge l'expérience suffisamment longtemps ?

Observations :

La distance entre la lentille et le point très lumineux dépend de la lentille. Si I'on prolonge l'expérience, on peut enflammer Ie papier.

Explications ^:

'

Une lentille convergente fait converger les rayons du Soleil en un point

F

appelé foyer de Ia

lentille.

En ce point, on peut enflammer la feuille de papier, car on

y

concentre l'énergie provenant du Soleil et traversant la lentille.

'

^{La distance}

/

entre la lentille et le foyer est appelé distance focale.

Lentilles convergentes

Lentilles divergentes

Conclusion

:

Le foyer objet F

est

le point

par lequel sont passés des rayons lumineux

qui

ressortent parallèles entre eux et parallèles avec I'axe optique après le systèhe optique.

Le foyer image

F'

^est le point où convergent des rayons lumineux déviésqui étaient avant le système parallèles entre eux et avec I'axe optique.

La distance focale.,fest la distance

la

3" '- ^tr'oyers secondaires - Plans focaux

:

a) l'oyers

secondaires ^:

Le plan focal contient I'ensemble des foyers secondaires.

Dans un système centré, on appelle foyers secondaires (par opposition au foyer primaire), les foyers images

ou

objets reliés à des faisceaux de rayons lumineux parallèles entre eux mais non parallèles avec I'axe optique.

Exemple de foyer secondaire dans le cas d'une lentiile conversenre

lqnlill* _{len t} ills

oollYcfrlùn I u rDl$+È

)

-.-.-.i.-

lirvr:r :ccorr dl irc

ohicl

r

lbyer sscorrtlrr irc

Inr${s

I

;>l:rn

lirc:rl

crtric t

Pottr une lentille

divergente,

on

retrouve

le

même phénomène,

sauf que les

^foy,ers

secondaires images sont virtuels et situés en amont de la lentille. Contnre précéàemrnent, noL:.s

allons poltvoir

définir

un foyer secondaire objet, comme étant l'antécédént d'un

point

irnage

situé à I'infini, en

dehors

de I'axe

optiquc.' L'cnscmble

des fol,ers

seconcli ir.cs obje-ts

constitueront le plan focal

objet

E;rerrrple de foyer seconciaire pour une ientiiie ciivergenre

lcrtt ills

+. l\) \ ul-

sci!)It\l:rirç r'lr.icl

b)

Plans

focaux:

L'ensemble des foyers secondaires images (respectivement objets) sont contenus clans le plan focal image (respectivement objet) qui correspond au plan perpendiculaire à I'axe optique et passant par le foyer image (respectivement objet).

Plan focal objet : plan perpendiculaire à I'axe optique contenant le foyer objet F.

Plan focal image : plan perpendiculaire à l'axe optique colrtcnant le foyer image F,.

l

\

t:

Raybns particuliérs

deq

lentilles minces:

Activité:

l)

Placer

la

source

de

lumière

de

façon

à

ce que

le

rayon incident

soit suivi sur l,axe

^,

principald,uneIentil|econvergenteettracerlerayonémergentdelaIentille..i

2)

Placer la source de façon à ce que le rayon incident soit parallèle à I'axe optique et tracer le rayon émergent de Ia lentille.

3)

Placer la source de façon à ce que le rayon incident passe par O (centre optique) et tracer le rayon émergent de la lentille

4) Placer la source de façon à ce_que

rayon émcrgent de la lentille.

f

' '.,

^,Ë

passe par F (Foyer objet) et

le rayon incident tracer le^:

D'après I'expérience, on peut conclure les rayons particuliers en trois cas :

+

I I

Tout rayon incident passant par le centre optique

I I

traverse la lentille sans déviation.

+

Tout rayon incident parallèle _à l'axe donne un rayon émergent parallèle à l,axe optique.

Tout rayon incident passant par

le

foyer objet F donne un rayon émergent parallèle

à

l,axe optique.

Conclusion

:

Tout rayon parallèle à I'axe optique émerge en passant

par

le foyer

principal

image F,.

Tout rayon passant par F, foyer

pri.cipal

objet, émerge parallèle à I'axe _optique.

Tout rayon passant

par o,

^re centre optique,.émerge n'est pas dévié.