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LES LENTILLES MINCES Copyright : IREMPT Département Sciences Physiques Janvier 2006.

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1 LES LENTILLES MINCES Copyright : IREMPT Département Sciences Physiques Janvier 2006

2 INSTRUCTIONS Vous devez : 1 – suivre les simulations, 2 – répondre mentalement aux questions, 3 – Vérifier vos réponses sur les diapositives qui suivent celles qui contiennent les questions, 4 – et retenir les conclusions.

3 INDICATIONS Pour passer dune diapositive à une autre, cliquez sur le bouton : suivant ou précédent Pour arrêter lanimation, cliquez sur le bouton : Mettre fin au diaporama

4 DISTINCTION PHYSIQUE DES LENTILLES MINCES Envoyons un faisceau incident cylindrique sur la lentille L C et observons le faisceau émergent de L C. LcLc Quelle est la nature du faisceau émergent de L c ? Faisceau émergent Faisceau incident (cylindrique) suivant précédent Mettre fin au diaporama

5 DISTINCTION PHYSIQUE DES LENTILLES MINCES Faisceau incident (cylindrique) Faisceau émergent Nous observons que le faisceau émergent de Lc Lc est convergent. LcLc (convergent) suivant précédent Mettre fin au diaporama (convergent)

6 A RETENIR DISTINCTION PHYSIQUE DES LENTILLES MINCES Toute lentille qui transforme un faisceau incident cylindrique en un faisceau émergent convergent est une lentille convergente. Faisceau incident (cylindrique) Faisceau émergent LcLc (convergent) suivant précédent Mettre fin au diaporama Toute lentille qui transforme un faisceau incident cylindrique en un faisceau émergent convergent est une lentille convergente.

7 DISTINCTION PHYSIQUE DES LENTILLES MINCES Quelle est la nature du faisceau émergent de L D ? Faisceau émergent Faisceau incident (cylindrique) suivant précédent Mettre fin au diaporama LDLD Envoyons un faisceau incident cylindrique sur la lentille L D et observons le faisceau émergent de L D.

8 DISTINCTION PHYSIQUE DES LENTILLES MINCES Faisceau incident (cylindrique) Faisceau émergent Nous observons que le faisceau émergent de LD LD est divergent (divergent) suivant précédent Mettre fin au diaporama (divergent) LDLD

9 LDLD A RETENIR DISTINCTION PHYSIQUE DES LENTILLES MINCES Toute lentille qui transforme un faisceau incident cylindrique en un faisceau émergent divergent est une lentille divergente. Faisceau incident (cylindrique) Faisceau émergent (divergent) suivant précédent Mettre fin au diaporama Toute lentille qui transforme un faisceau incident cylindrique en un faisceau émergent divergent est une lentille divergente.

10 LES CARACTÉRISTIQUES DUNE LENTILLE CONVERGENTE Envoyons des rayons lumineux sur une lentille convergente. O B Que remarquez – vous ? A A, B et O sont des points de la lentille suivant précédent Mettre fin au diaporama

11 LES CARACTÉRISTIQUES DUNE LENTILLE CONVERGENTE O B A Parmi les rayons envoyés sur la lentille, seul le rayon passant par O nest pas dévié. suivant précédent Mettre fin au diaporama

12 LES CARACTÉRISTIQUES DUNE LENTILLE CONVERGENTE O Tout rayon passant par O nest pas dévié. suivant précédent Mettre fin au diaporama Le point O est le centre optique de la lentille. Il est unique pour une lentille

13 Toute droite passant par le centre optique O est un axe optique pour la lentille. A RETENIR LES CARACTÉRISTIQUES DUNE LENTILLE CONVERGENTE OU DIVERGENTE Le point O est le centre optique de la lentille. Une lentille possède une infinité daxes optiques O suivant précédent Mettre fin au diaporama

14 La droite (x, x), perpendiculaire à la direction de la lentille est laxe optique principale de la lentille. Les autres droites passant par O sont des axes secondaires. A RETENIR (suite) LES CARACTÉRISTIQUES DUNE LENTILLE CONVERGENTE OU DIVERGENTE O suivant précédent Mettre fin au diaporama xx

15 CARACTERISTIQUES DUNE LENTILLE CONVERGENTE Envoyons des rayons lumineux sur la lentille convergente. Quel est le rayon incident dont la direction du rayon émergent est parallèle à laxe optique principal ? O F GH suivant précédent Mettre fin au diaporama

16 CARACTERISTIQUES DUNE LENTILLE CONVERGENTE Le rayon incident dont la direction du rayon émergent est parallèle à laxe optique principal est le rayon passant par le point F. O F GH suivant précédent Mettre fin au diaporama

17 A RETENIR CARACTERISTIQUES DUNE LENTILLE CONVERGENTE Tout rayon incident passant par le point F émerge en étant parallèle à laxe optique principal. O F Le point F est le foyer objet de la lentille convergente. suivant précédent Mettre fin au diaporama

18 CARACTERISTIQUES DUNE LENTILLE DIVERGENTE Envoyons des rayons lumineux sur la lentille divergente. Quel est le rayon incident dont la direction du rayon émergent est parallèle à laxe optique principal ? O F GH suivant précédent Mettre fin au diaporama

19 CARACTERISTIQUES DUNE LENTILLE DIVERGENTE Le rayon incident dont la direction du rayon émergent est parallèle à laxe optique principal est le rayon qui passerait par le point F sans la présence de la lentille divergente. O F GH suivant précédent Mettre fin au diaporama

20 A RETENIR CARACTERISTIQUES DUNE LENTILLE DIVERGENTE Tout rayon incident qui passerait par le point F sans la présence de la lentille émerge en étant parallèle à laxe optique principal. O F Le point F est le foyer objet de la lentille divergente. suivant précédent Mettre fin au diaporama

21 CARACTERISTIQUES DUNE LENTILLE CONVERGENTE Envoyons des rayons lumineux incidents parallèles à laxe optique principal de la lentille convergente. Que remarquez – vous ? O F suivant précédent Mettre fin au diaporama

22 CARACTERISTIQUES DUNE LENTILLE CONVERGENTE Tous les rayons incidents parallèles à laxe optique principal émergent en passant par le point F. suivant précédent Mettre fin au diaporama O F

23 A RETENIR CARACTERISTIQUES DUNE LENTILLE CONVERGENTE Le point F est le foyer image de la lentille convergente. suivant précédent Mettre fin au diaporama O F Tous les rayons incidents parallèles à laxe optique principal émergent en passant par le point F.

24 CARACTERISTIQUES DUNE LENTILLE DIVERGENTE Envoyons des rayons lumineux incidents parallèles à laxe optique principal de la lentille divergente. Quel remarquez – vous ? O F suivant précédent Mettre fin au diaporama

25 CARACTERISTIQUES DUNE LENTILLE DIVERGENTE Tous les rayons incidents parallèles à laxe optique principal émergent en semblant provenir du point F sans la présence de la lentille divergente. suivant précédent Mettre fin au diaporama O F

26 A RETENIR CARACTERISTIQUES DUNE LENTILLE DIVERGENTE Le point F est le foyer image de la lentille divergente. suivant précédent Mettre fin au diaporama Tous les rayons incidents parallèles à laxe optique principal émergent en semblant provenir du point F sans la présence de la lentille divergente. O F

27 DISTANCE FOCALE Dans les deux cas, comment sont les points F et F par rapport au point O ? suivant précédent Mettre fin au diaporama Pour une lentille convergente : O F F O FF F est placé avant O Pour une lentille divergente : F est placé après O F est placé avant O F est placé après O

28 DISTANCE FOCALE suivant précédent Mettre fin au diaporama Les points F et F sont symétriques par rapport à O. O F F O FF On caractérise une lentille par une nouvelle grandeur physique : la distance focale notée souvent f.f. Lunité du système international de la distance focale est le mètre (m).

29 DISTANCE FOCALE suivant précédent Mettre fin au diaporama O F F O FF La valeur de la distance focale est la distance OF. Pour distinguer une lentille convergente dune lentille divergente, on attribue un signe à cette grandeur : positive, pour une lentille convergente, négative, pour une lentille divergente

30 DISTANCE FOCALE suivant précédent Mettre fin au diaporama O F F O FF Sur les figures ci – dessus, lunité est le cm. Quelle est la distance focale de chaque lentille ? L1L1 L2L2

31 DISTANCE FOCALE suivant précédent Mettre fin au diaporama O F F O FF L1 L1 est convergente donc : L1L1 L2L2 f est positive La distance OF est 3 cm donc : f = m L2 L2 est divergente donc : f est négative La distance OF est 4 cm donc : f = m

32 VERGENCE suivant précédent Mettre fin au diaporama Une autre grandeur physique, caractéristique de la lentille, est la vergence. Elle est souvent notée C La vergence C est linverse de la distance focale f. C = 1 f Lunité du système international de la vergence est la dioptrie. Son symbole est

33 IMAGE DUN OBJET DONNEE PAR UNE LENTILLE CONVERGENTE suivant précédent Mettre fin au diaporama Il suffit de chercher limage du point B. Pour cela, on peut : O FF Tracer le rayon lumineux passant par B dont la direction est parallèle à laxe optique. Lobjet AB est placé avant le foyer objet F. A B Il émerge en passant par le foyer image F.

34 IMAGE DUN OBJET DONNEE PAR UNE LENTILLE CONVERGENTE suivant précédent Mettre fin au diaporama O FF Tracer le rayon lumineux passant par B et par O. Lobjet AB est placé avant le foyer objet F. A B Il nest pas dévié.

35 IMAGE DUN OBJET DONNEE PAR UNE LENTILLE CONVERGENTE suivant précédent Mettre fin au diaporama O FF Limage du point B est lintersection des deux rayons émergents. Lobjet AB est placé avant le foyer objet F. A B Pour vérifier notre construction, on trace le rayon passant par B et le foyer objet F. Il émerge parallèle à laxe optique principal. B

36 B A IMAGE DUN OBJET DONNEE PAR UNE LENTILLE CONVERGENTE suivant précédent Mettre fin au diaporama O FF Lobjet AB est placé avant le foyer objet F. A B On trace la perpendiculaire à laxe optique principale passant par B. Lintersection de cette droite avec laxe optique principal est A image de A. Limage de AB est AB.

37 IMAGE DUN OBJET DONNEE PAR UNE LENTILLE CONVERGENTE suivant précédent Mettre fin au diaporama O FF Tracer le rayon lumineux passant par B et par O. Il émerge en nétant pas dévié. Il suffit de chercher limage du point B. Pour cela, on peut : Lobjet AB est placé entre le foyer objet F et la lentille. A B

38 IMAGE DUN OBJET DONNEE PAR UNE LENTILLE CONVERGENTE suivant précédent Mettre fin au diaporama O FF Tracer le rayon lumineux passant par B dont la direction est parallèle à laxe optique. Lobjet AB est placé entre le foyer objet F et la lentille. A B Il émerge en passant par le foyer image F. Le prolongement de ce rayon coupe le rayon passant par O en B, image de B. B

39 IMAGE DUN OBJET DONNEE PAR UNE LENTILLE CONVERGENTE suivant précédent Mettre fin au diaporama O FF Son prolongement passe par B. Lobjet AB est placé entre le foyer objet F et la lentille. A B Pour vérifier notre construction, on trace le rayon passant par le foyer objet F et B. Il émerge parallèle à laxe optique principal. B

40 A IMAGE DUN OBJET DONNEE PAR UNE LENTILLE CONVERGENTE suivant précédent Mettre fin au diaporama Lobjet AB est placé entre le foyer objet F et la lentille. On trace la perpendiculaire à laxe optique principale passant par B. Lintersection de cette droite avec laxe optique principal est A image de A. Limage de AB est AB. O FF A B B

41 IMAGE DUN OBJET DONNEE PAR UNE LENTILLE DIVERGENTE suivant précédent Mettre fin au diaporama Il suffit de chercher limage du point B. Pour cela, on peut : O FF Tracer le rayon lumineux passant par B dont la direction est parallèle à laxe optique. Lobjet AB est placé avant le foyer image F. A B Il émerge en semblant provenir du foyer image F.

42 IMAGE DUN OBJET DONNEE PAR UNE LENTILLE DIVERGENTE suivant précédent Mettre fin au diaporama Tracer le rayon lumineux passant par B et par O. Lobjet AB est placé avant le foyer image F. Il nest pas dévié. O FF Lobjet AB est placé avant le foyer image F. A B Limage du point B est lintersection du rayon passant par O et celui semblant provenir de F. B

43 IMAGE DUN OBJET DONNEE PAR UNE LENTILLE DIVERGENTE suivant précédent Mettre fin au diaporama Lobjet AB est placé avant le foyer image F. Pour vérifier notre construction, on trace le rayon passant par B et qui passerait par le foyer objet F sans la présence de la lentille. Il émerge parallèle à laxe optique principal. O FF A B B Son prolongement passe par B.

44 A IMAGE DUN OBJET DONNEE PAR UNE LENTILLE DIVERGENTE suivant précédent Mettre fin au diaporama Lobjet AB est placé avant le foyer image F. On trace la perpendiculaire à laxe optique principale passant par B. Lintersection de cette droite avec laxe optique principal est A image de A. Limage de AB est AB. O FF A B B

45 UTILISATIONS DES LENTILLES MINCES Des lentilles minces sont utilisées dans différents dispositifs et appareils tels : Les lunettes pour corriger la vision défectueuse de certains patients myopes, hypermétropes ou presbytes Les appareils photographiques : dun grand objet, ils donnent de petites images. Les projecteurs de films : dun petit objet, ils donnent de grandes images Partout où on la retrouve, la lentille sert à : D onner une image; A méliorer une image. Les caractéristiques de de limage dépendent de la position de lobjet par rapport à lobjet. Exercices


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