Chapitre 2: Les lentilles minces

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1 Chapitre 2: Les lentilles minces
I. La lumière II. Les lentilles minces III. Lentilles et rayons lumineux IV. Distance focale et vergence V. Image d’un objet à travers une lentille convergente Physique La vision 1 ST2S

2 I. La lumière 1. Modèle du rayon lumineux 2. Les faisceaux lumineux
plan Diapositive précédente Diapositive suivante 1. Modèle du rayon lumineux 2. Les faisceaux lumineux Faisceau parallèle ou cylindrique Faisceau convergent Faisceau divergent 1. Modèle du rayon lumineux Expérience: propagation rectiligne Propriété essentielle: La lumière se propage en ligne droite dans un milieu homogène (identique partout), transparent (qui n'absorbe pas) et isotrope (identique dans toutes es directions). Par conséquent, on représente les trajets lumineux par des droites fléchées, appelées rayons lumineux. Sur chaque rayon on indique le sens de propagation de la lumière au moyen d'une flèche. Schéma Remarque : en général, on place la source de lumière à gauche sur les figures. 2. Les faisceaux lumineux Définition : on appelle faisceau lumineux l’ensemble des rayons lumineux Schémas des 3 faisceaux

3 II. Les lentilles minces
plan Diapositive précédente Diapositive suivante lentilles exemples Représentation Effet sur un faisceau de lumière parallèle Convergentes Divergentes Expérience: montrer des lentilles minces de différentes formes Définition : on appelle lentille un milieu transparent homogène limité par deux calottes sphériques ou par une calotte sphérique et un plan. Schéma des différentes lentilles et modélisation Définition : on appelle axe optique l’axe de symétrie des lentilles Définition : on appelle centre optique, noté O, l’intersection entre l’axe optique et le centre de la lentille

4 III. Lentilles et rayons lumineux
plan Diapositive précédente Diapositive suivante Le centre optique est noté O : il est à l’intersection de l’axe optique et de la lentille mince. Le foyer image (F’) et le foyer objet (F) sont symétriques l’un de l’autre par rapport au centre de la lentille. Pour une lentille convergente, F est avant la lentille, alors que pour une lentille divergente, F est après la lentille. Faire 2 schémas (axe optique orienté, lentille, O, F et F’)

5 III. Lentilles et rayons lumineux
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6 III. Lentilles et rayons lumineux
plan Diapositive précédente Diapositive suivante Le centre optique est noté O : il est à l’intersection de l’axe optique et de la lentille mince. Le foyer image (F’) et le foyer objet (F) sont symétriques l’un de l’autre par rapport au centre de la lentille. Pour une lentille convergente, F est avant la lentille, alors que pour une lentille divergente, F est après la lentille. Faire 2 schémas (axe optique orienté, lentille, O, F et F’)

7 IV. Distance focale et vergence
plan Diapositive précédente Diapositive suivante 1. Mesures algébriques Une mesure algébrique est une longueur affectée d’un signe pour indiquer l’orientation. Convention : tracer un repère vers la droite et vers le haut

8 IV. Distance focale et vergence
plan Diapositive précédente Diapositive suivante 2. Distance focale 3. Vergence 2. Distance focale Distance focale image f’ = valg(OF’) Ex: représenter à l’échelle 1/2 une lentille convergente, son centre optique, ses foyers image et objet sachant que f’=10 cm. Propriété : les foyers objet et image sont à égales distances du centre optique, donc : soit f = - f' 3. Vergence Pour des raisons techniques, les opticiens ne caractérisent pas les lentilles utilisées pour les verres correcteurs par leurs distances focales mais par leurs vergences. Définition : on appelle vergence C, exprimée en dioptrie (symbole   « delta » en grec), l’inverse de la distance focale exprimée en mètre : Formule avec unités Comme pour les lentilles •    convergentes : le foyer image F’ est à droite du centre optique O, donc f' > 0 et C > 0 •    divergentes : le foyer image F’ est à gauche du centre optique O, donc f' < 0 et C < 0 ex: a. Déterminer la vergence d’une lentille mince convergente de distance focale 20 cm b. Déterminer la distance focale d’une lentille mince divergente de vergence C = - 3,0 diopries

9 V. Image d’un objet à travers une lentille convergente
plan Diapositive précédente Diapositive suivante 1. Comment déterminer graphiquement l’emplacement d’une image? 1ère construction F F’ O L A B A’ Objet réel B’ Emplacement d’une image On utilise les 2 propriétés : •    les rayons lumineux passant par le centre optique d’une lentille mince convergente ne subissent aucune déviation •    les rayons parallèles à l’ axe optique sont déviés et émergent de la lentille en passant par le foyer 2. Grandissement Définition : On appelle grandissement, noté ("gamma" en grec), le rapport : (sans unité) Si le grandissement est inférieur (respectivement supérieur) à 1, l’image est plus petite (respectivement grande) que l’objet. Image réelle inversée 2. Grandissement