Chapitre 8 – Les lentilles minces
I – Propagation de la lumière
Un milieu est homogène s’il possède les mêmes propriétés physiques ou chimiques en tout point (même température…)
Dans un milieu matériel transparent et homogène ou dans le vide, la lumière se propage en ligne droite. Ce phénomène s’appelle la propagation rectiligne de la lumière. Un rayon lumineux est représenté par une droite fléchée (le sens de la flèche indique le sens de parcours de la lumière)
La vitesse de la lumière dans le vide et dans l’air se note c et vaut environ : c = 3,00 × 108 m.s-1
Lorsqu’un rayon lumineux passe d’un milieu transparent dans un autre, sa direction change : c’est le phénomène de réfraction. Une partie de la lumière ne passe pas dans le deuxième milieu, elle est réfléchie : c’est la réflexion.
EMISSION PROPAGATION RECEPTION
Source lumineuse Récepteur Propagation dans un milieu matériel ou dans
le vide
II – Les lentilles minces : différencier une lentille convergente d’une lentille divergente
Type de lentille Lentille convergente Lentille divergente
Quelle est la forme de la lentille ?
Les bords sont moins épais que le centre
Les bords sont plus épais que le
Image d’un objet proche ? Image grossie / petite Texte plus grand
Image grossie / petite Texte plus petit
Image d’un objet éloigné Image renversée Image droite
Symbole de la lentille
Quel est l’effet de la lentille sur un faisceau lumineux ? (Tracer les rayons lumineux
qui traversent la lentille)
Le faisceau émergent est convergent
Le faisceau émergent est divergent
III – Distance focale et vergence d’une lentille convergente
La distance focale f’ est la distance entre la lentille et le foyer image : f’ = ′
La vergence C, grandeur utilisée par les opticiens, est égale à l’inverse de la distance focale image :
Nota Bene :
Plus la distance focale est petite, plus la vergence est grande, plus elle est convergente et plus elle est bombée.
La distance focale f' et la vergence C sont positifs pour une lentille convergente.
La distance focale f' et la vergence C sont négatifs pour une lentille divergente.
C = où f’ = ′ : distance focale (en mètre) C en dioptrie (symbole de l’unité : δ)
IV – Les éléments d’une lentille mince
F et F’ sont symétriques par rapport O
f’ est positive pour une lentille convergente
f’ est négative pour une lentille divergente
V – Image d’un objet formée par une lentille convergente
1. Où est l’image d’un objet ?
A chaque point objet A correspond un point image A’ et un seul.
2. Construction de l’image d’un objet par une lentille convergente
Les 3 règles de construction de l’image d’un objet par une lentille convergente : 1) Tout rayon incident passant par le centre optique O n’est pas dévié.
2) Tout rayon incident parallèle à l’axe optique émerge de la lentille en passant par le foyer image F’
3) Tout rayon passant par le foyer objet F émerge de la lentille parallèle à l’axe.
L’image B’ de l’objet B est à l’intersection des rayons émergents.
3. Image d’un objet formée par une lentille convergente Voir la vidéo pour le tracé des rayons lumineux :
https://fr.khanacademy.org/science/physics/geometric-optics/lenses/v/convex-lens- examples
Réaliser le montage en utilisant une lentille mince convergente de distance focale f’.
L’expérience permet de
déterminer la position, la taille Lanterne + objet Lentille Ecran
Une image projetée sur un écran est une image réelle. Une image virtuelle ne peut être projetée sur un écran mais peut être vue par l’œil.
Etude de différents cas : Position de l’objet
= distance lentille - objet
Cas 1 AO > 2f’
AO = 2f’ f’<AO<2f’ AO = f’ A1O < f’
Principe de la loupe Taille de l’image
par rapport à la taille de l’objet
Plus petite que l’objet
Même taille Plus grande Image à l’infini
Plus grande
Nature de l’image Réelle Réelle Réelle Réelle Virtuelle Sens de l’image renversée renversée renversée renversée droite
Définition : le grandissement
γ = =
Si l’image est dans le même sens que l’objet :
γ = − = − à à ou
γ = =
Si l’image et l’objet sont de sens opposés :
γ = − = − à à ou
γ = - = - Quelques situations :
a) Cas où OA > f’ : ici on est dans le cas f’ < OA < 2f’ ce qui nous donne une image plus grande que l’objet
b) Cas où OA = f’
c) Cas où OA < f’
d) Cas où l’objet est situé à l’infini (très loin de la lentille)
