Cours de Première sur les lentilles minces
Lentilles convergentes et divergentes
- Une lentille est un milieu transparent constitué de verre ou de matière plastique et délimité par deux surfaces dont l’une au moins n’est pas plane.
- Il existe deux types de lentilles :
- Les lentilles dont le bord est plus mince que le milieu et qui transforment un faisceau de rayons parallèles en un faisceau de rayons convergents sont dites lentilles convergentes. (1, 2 et 3).
- Les lentilles dont le bord est plus épais que le milieu et qui transforment un faisceau de rayons parallèles en un faisceau de rayons divergents sont dites lentilles divergentes (4, 5 et 6).
- Une lentille convergente est représentée :
- Une lentille déforme la marche d’un rayon n utilisant le phénomène de réfraction.
Caractéristiques des lentilles minces convergentes
- O est le centre optique de la lentille ; les rayons passant par O ne sont pas déviés.
- L’axe optique est la droite perpendiculaire à la lentille et passant par le centre optique. Il est orienté dans le sens de la propagation de la lumière.
- Tout rayon incident parallèle à l’axe optique émerge de la lentille en passant par un point de l’axe optique appelé foyer image et noté F’.
- Tout rayon incident passant par le foyer objet, noté F, émerge de la lentille parallèlement à l’axe optique.
- F et F’ sont symétriques par rapport à O.
- Le plan perpendiculaire à l’axe optique et contenant un foyer est appelé plan focal.
- La distance focale d’une lentille convergent est la distance algébrique entre le centre optique O et le foyer image F’. elle est noté f ‘, et s’exprime en mètres : .
- La vergence C est l’inverse de la distance focale, elle s’exprime en dioptries (
avec : .Si C > 0, la lentille est convergent ; et si C < 0, la lentille est divergente.
Construction graphique de l’image d’un objet
- On considère un objet AB dont le point A est situé sur l’axe optique. On détermine graphiquement la position de l’image A’B’ de l’objet AB par la lentille convergent dans les cas suivants, en traçant deux ou trois rayons particuliers.
- Le rayon incident issu de B et passant par O n’est pas dévié.
- Le rayon incident issu de B et parallèle à l’axe optique émerge de la lentille en passant par F’.
- Le rayon incident issu de B et passant par F émerge de la lentille et parallèle à l’axe optique.
- Si A est sur l’axe optique, alors A’ est aussi sur l’axe optique. Tout rayon issu de B passe par B’. L’image est comme l’objet perpendiculaire à l’axe optique.
- Sur le schéma ci-dessus, l’image se après la lentille (). L’image est réelle, elle peut être recueillie sur un écran.
- Si , l’image est devant la lentille : elle est virtuelle. Elle ne peut pas être recueillie sur un écran, mais elle peut être observée en plaçant l’œil derrière la lentille.
Relation de conjugaison et de grandissement
- Une lentille donne d’un objet plan AB une image A’B’. La position du point objet A situé sur l’axe optique et de son image A’ sont liées par ma relation de conjugaison.
- Le grandissement, noté γ, est le rapport de la taille de l’image à la taille de l’objet :
Si γ > 0, l’image est droite.
Si γ < 0, l’image est renversée.
Si |γ| > 1, l’image est plus grande que l’objet.
