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Optique : Les représentations visuelles du monde Chapitre 1 : Formation des images optiques.

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1 Optique : Les représentations visuelles du monde Chapitre 1 : Formation des images optiques

2 Plan du cours I) Quelques rappels sur la lumière : 1) La lumière est-elle visible ? 2) Dans quelles conditions un objet est-il visible ? Pour plus d'informations consulter mes cours d'optique de 5e : II) Les lentilles : 1) Comment identifier une lentille 2) Foyer image et distance focale 3) Vergence III) Trajet de la lumière à travers une lentille : 1) Rayons lumineux passant par le centre optique 2) Rayons lumineux parallèles à laxe optique

3 La lumière est-elle visible ? Expérience : On tente dobserver le faisceau de lumière émis par un laser. Il ne faut jamais regarder directement à lœil nu la lumière émise par un LASER Observations : Le faisceau du laser nest pas visible à lœil nu. Il nest visible que lorsquil rencontre un objet. Ici la table. Conclusion : La lumière est invisible. Nous ne percevons que les objets émettant ou renvoyant de la lumière. Le faisceau du laser nest donc visible que sil traverse un milieu diffusant (poussière de craie, gouttelettes deau, plexiglass …) ou toutes les particules en contact avec la lumière du laser la rediffusent dans toutes les directions. RETOUR

4 Dans quelles conditions un objet est-il visible ? On regarde lanimation suivante : Le projecteur produit la lumière quil émet, on dit que cest une source primaire de lumière. La statue de la liberté nest visible que si elle éclairée. Au même titre que le réflecteur elle diffuse la lumière quelle reçoit, cest donc une source secondaire de lumière. La réflecteur est un objet diffusant, il est capable de renvoyer une partie de la lumière quil reçoit. On dit que cest une source secondaire de lumière. Conclusion : un objet ne peut-être vu que s'il émet de la lumière et que celle-ci pénètre dans l'œil. Notre cerveau interprète la lumière comme si elle se propageait en ligne droite. RETOUR

5 Comment identifier une lentille ? Une lentille est un bloc de matière transparente généralement en verre ou en plastique. Elle est limitée par deux surfaces sphériques ou une surface sphérique et une plane, et elle possède un axe de symétrie appelé axe optique. Il existe deux types de lentilles : les lentilles convergentes et les lentilles divergentes. On se propose de voir les différents méthodes qui permettent de les distinguer : - En observant leurs formes géométriquesEn observant leurs formes géométriques - En observant un objet à travers la lentilleEn observant un objet à travers la lentille - Par déviation dun faisceau de lumière.Par déviation dun faisceau de lumière.

6 Les lentilles convergentes Les lentilles convergentes ont des bords plus minces que leur centre. ExempleS de formes de lentilles convergentes : En physique, on représente les lentilles convergentes par le symbole suivant : Laxe optique étant laxe du symétrie de la lentille. Le point O, que lon appelle le centre optique, est lintersection entre laxe optique et laxe de la lentille

7 Les lentilles divergentes Les lentilles divergentes ont des bords plus épais que leur centre. Exemples : En physique, on représente les lentilles divergentes par le symbole suivant : RETOUR

8 Comment identifier la nature dune lentille en regardant un objet à travers celle-ci ? Si on regarde à travers une lentille un objet quelconque, on observe une reproduction de lobjet que lon appelle image. Observations : 1.Limage dun objet proche dune lentille est : Plus grande que lobjet avec une lentille convergente Plus petite que lobjet avec une lentille divergente Dans les deux cas limage est à lendroit 2. Limage dun objet éloigné dune lentille est : Renversée avec une lentille convergente À lendroit avec une lentille divergente. RETOUR

9 Comment peut-on déterminer la nature dune lentille en observant la déviation dun faisceau de lumière ? Une lentille convergente rend convergent un faisceau de rayons parallèles Une lentille divergente, rend divergent un faisceau de rayons parallèles RETOUR

10 Foyer image et distance focale Expérience : Avec une lentille convergente On place une source éloignée de lumière sur laxe optique dune lentille convergente. Observations : On observe une tache de lumière qui devient très lumineuse pour une certaine distance lentille-écran. Cette tache est limage de la source, cest la que la lumière converge Interprétation : Elle se situe sur laxe optique de la lentille en un point F que lon appelle foyer image de la lentille La distance entre le foyer image F et le centre optique O de la lentille, notée f = OF, est appelée distance focale de la lentille F Foyer image Axe optique Centre optique

11 Expérience : on change de lentille On refait lexpérience avec une autre lentille convergente Observations : On constate que limage de la source ne se situe pas au même point que lors de lexpérience précédente. Conclusion : La distance focale est une caractéristique de la lentille. Plus les faces de la lentille sont bombées, plus elle est convergente et plus sa distance focale est courte Lentilles de plus en plus convergentes Et distances focales de plus en plus courtes

12 Expérience : avec une lentille divergente On place une source de lumière éloignée sur laxe optique dune lentille divergente Observation : On ne peut pas obtenir limage de la source sur un écran de lautre coté de la lentille. Interprétation : Les rayons lumineux divergent, tout se passe comme si ils provenaient dun même point F O Conclusion : Avec une lentille divergente, on a limpression que les rayons lumineux proviennent dun point situé du coté de la source de lumière. Ce point est le foyer image de la lentille. Dans le cas dune lentille divergente, la distance focale f = OF est négative. RETOUR

13 Quest-ce que la vergence dune lentille ? La vergence dune lentille est linverse de la distance focale : Exemples : Calculer la vergence des lentilles et dont les distances focales sont les suivantes et indiquer si elles sont convergentes ou divergentes : f 1 = 4cm f 2 = -10 cm Calculer la distance focale de la lentille dont la vergence vaut C 3 = - 20 δ et indiquer si la lentille est convergente ou divergente. C est la vergence en dioptries δ (= m -1 ) f la distance focale en mètre m Résultats : Lentille convergente car f>0 Divergente car f<0 RETOUR

14 Rayons lumineux passant par le centre optique Les rayons lumineux passant par le centre optique de la lentille convergente ne sont pas déviés

15 Rayons lumineux parallèles à laxe optique Les rayons lumineux arrivant parallèlement à laxe optique sortent de la lentille en convergeant vers le foyer image de la lentille


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