Chap6 : Lumière et lentilles convergentes
I - Caractéristiques des lentilles minces convergentes
1) Description
Les lentilles convergentes sont plus minces au bord qu'au centre.
Les lentilles divergentes sont plus épaisses au bord qu'au centre.
2) Caractéristiques optiques
a - Centre optique et axe optique
Le centre optique est le point qui est au centre de la lentille, il est noté O.
L'axe optique est la droite perpendiculaire à la lentille qui passe par le centre optique.
Propriété : Tout rayon incident qui traverse la lentille en passant par le centre optique émerge sans être dévié.
b - Foyers
Le foyer objet est un point particulier de l'axe optique noté F.
Propriété : Tout rayon incident qui passe par le foyer objet, émerge de la lentille parallèlement à l'axe optique.
Le foyer image est un point particulier de l'axe optique noté F'.
Propriété : Tout rayon incident parallèle à l'axe optique émerge de la lentille en passant par le foyer image.
Propriété : Le foyer objet et le foyer image sont symétriques par rapport au centre optique.
c - Distance focale
Définition : La distance focale est la distance entre le centre optique et le foyer image. On la note f'. Elle s'exprime en \(\pu{m}\).
II - Image réelle d'un objet réel
1) Image réelle
L'image d'un point B situé avant la lentille est un point B' situé à l'intersection de tous les rayons lumineux issus de B qui ont traversés la lentille.
On parle d'image réelle si, à l'aide d'un dispositif expérimentale, elle peut être visualisée sur un écran.
2) Construction géométrique
L'image d'un objet AB se construit à partir des trois rayons suivants :
- - Le rayon issu de B qui passe par le centre optique ➩ Il émerge sans être dévié.
- - Le rayon issu de B qui est parallèle à l'axe optique ➩ Il émerge en passant par le foyer image.
- - Le rayon issu de B qui passe par le foyer objet ➩ Il émerge parallèle à l'axe optique.
3) Grandissement
La valeur absolue du grandissement est le rapport de la taille de l'image sur la taille de l'objet.
\(\lvert\gamma\rvert = \dfrac{A'B'}{AB}\)
Démonstration à connaitre : On montre à l'aide du théorème de Thalès que \(\lvert\gamma\rvert = \dfrac{O'A'}{OA}\).
III - L'œil
1) Fonctionnement de l'œil
L'iris permet de réguler la quantité de lumière qui pénètre dans l'œil.
Le cristallin, en étant plus ou moins bombé, permet l'accommodation, c'est-à-dire l'obtention d'une image nette sur la rétine.
2) Modélisation de l'œil
L'œil peut être modélisé par un système optique.
- - La pupille est remplacée par un diaphragme ;
- - Le cristallin est remplacé par une lentille dont la distance focale peut être ajustée ;
- - La rétine est remplacée par un écran.
Remarque : Il est possible d'utiliser une lentille de distance focale fixe. Dans ce cas l'accommodation se fait en ajustant la distance entre la lentille et l'écran.