LES LENTILLES MINCES Copyright : IREMPT Département Sciences Physiques Janvier 2006

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.

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

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

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

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

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

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

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

LES CARACTÉRISTIQUES D’UNE LENTILLE CONVERGENTE B Parmi les rayons envoyés sur la lentille, seul le rayon passant par O n’est pas dévié. suivant précédent Mettre fin au diaporama

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

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

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

CARACTERISTIQUES D’UNE LENTILLE CONVERGENTE Envoyons des rayons lumineux sur la lentille convergente. H G F O Quel est le rayon incident dont la direction du rayon émergent est parallèle à l’axe optique principal ? suivant précédent Mettre fin au diaporama

CARACTERISTIQUES D’UNE LENTILLE CONVERGENTE H G F O Le rayon incident dont la direction du rayon émergent est parallèle à l’axe optique principal est le rayon passant par le point F. suivant précédent Mettre fin au diaporama

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

CARACTERISTIQUES D’UNE LENTILLE DIVERGENTE Envoyons des rayons lumineux sur la lentille divergente. O F G H Quel est le rayon incident dont la direction du rayon émergent est parallèle à l’axe optique principal ? suivant précédent Mettre fin au diaporama

CARACTERISTIQUES D’UNE LENTILLE DIVERGENTE O F G H Le rayon incident dont la direction du rayon émergent est parallèle à l’axe optique principal est le rayon qui passerait par le point F sans la présence de la lentille divergente. suivant précédent Mettre fin au diaporama

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

CARACTERISTIQUES D’UNE LENTILLE CONVERGENTE Envoyons des rayons lumineux incidents parallèles à l’axe optique principal de la lentille convergente. O F’ Que remarquez – vous ? suivant précédent Mettre fin au diaporama

CARACTERISTIQUES D’UNE LENTILLE CONVERGENTE F’ Tous les rayons incidents parallèles à l’axe optique principal émergent en passant par le point F’. suivant précédent Mettre fin au diaporama

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

CARACTERISTIQUES D’UNE LENTILLE DIVERGENTE Envoyons des rayons lumineux incidents parallèles à l’axe optique principal de la lentille divergente. F’ O Quel remarquez – vous ? suivant précédent Mettre fin au diaporama

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

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

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

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

La valeur de la distance focale est la distance OF. Pour distinguer une lentille convergente d’une lentille divergente, on attribue un signe à cette grandeur : positive, pour une lentille convergente, négative, pour une lentille divergente suivant précédent Mettre fin au diaporama

Sur les figures ci – dessus, l’unité est le cm. DISTANCE FOCALE L1 L2 O O F F’ F’ F Sur les figures ci – dessus, l’unité est le cm. Quelle est la distance focale de chaque lentille ? suivant précédent Mettre fin au diaporama

L1 est convergente donc : L2 est divergente donc : DISTANCE FOCALE L1 L2 O O F F’ F’ F L1 est convergente donc : L2 est divergente donc : f est positive f est négative La distance OF est 3 cm donc : La distance OF est 4 cm donc : f = 3.10-2 m f = - 4.10-2 m suivant précédent Mettre fin au diaporama

La vergence C est l’inverse de la distance focale f. Une autre grandeur physique, caractéristique de la lentille, est la vergence. Elle est souvent notée C La vergence C est l’inverse de la distance focale f. C = 1 f L’unité du système international de la vergence est la dioptrie. Son symbole est  suivant précédent Mettre fin au diaporama

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

IMAGE D’UN OBJET DONNEE PAR UNE LENTILLE CONVERGENTE L’objet AB est placé avant le foyer objet F. B A O F F’ Tracer le rayon lumineux passant par B et par O. Il n’est pas dévié. suivant précédent Mettre fin au diaporama

IMAGE D’UN OBJET DONNEE PAR UNE LENTILLE CONVERGENTE L’objet AB est placé avant le foyer objet F. B A O F F’ B’ L’image du point B est l’intersection des deux rayons émergents. Pour vérifier notre construction, on trace le rayon passant par B et le foyer objet F. Il émerge parallèle à l’axe optique principal. suivant précédent Mettre fin au diaporama

IMAGE D’UN OBJET DONNEE PAR UNE LENTILLE CONVERGENTE L’objet AB est placé avant le foyer objet F. B A’ A O F F’ B’ On trace la perpendiculaire à l’axe optique principale passant par B’. L’intersection de cette droite avec l’axe optique principal est A’ image de A. L’image de AB est A’B’. suivant précédent Mettre fin au diaporama

IMAGE D’UN OBJET DONNEE PAR UNE LENTILLE CONVERGENTE L’objet AB est placé entre le foyer objet F et la lentille. B A O F F’ Il suffit de chercher l’image du point B. Pour cela, on peut : Tracer le rayon lumineux passant par B et par O. Il émerge en n’étant pas dévié. suivant précédent Mettre fin au diaporama

IMAGE D’UN OBJET DONNEE PAR UNE LENTILLE CONVERGENTE L’objet AB est placé entre le foyer objet F et la lentille. B’ B A O F F’ Tracer le rayon lumineux passant par B dont la direction est parallèle à l’axe optique. 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. suivant précédent Mettre fin au diaporama

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

IMAGE D’UN OBJET DONNEE PAR UNE LENTILLE CONVERGENTE L’objet AB est placé entre le foyer objet F et la lentille. B’ B A’ A O F F’ On trace la perpendiculaire à l’axe optique principale passant par B’. L’intersection de cette droite avec l’axe optique principal est A’ image de A. L’image de AB est A’B’. suivant précédent Mettre fin au diaporama

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

IMAGE D’UN OBJET DONNEE PAR UNE LENTILLE DIVERGENTE L’objet AB est placé avant le foyer image F’. L’objet AB est placé avant le foyer image F’. B B’ A O F’ F Tracer le rayon lumineux passant par B et par O. Il n’est pas dévié. L’image du point B est l’intersection du rayon passant par O et celui semblant provenir de F’. suivant précédent Mettre fin au diaporama

IMAGE D’UN OBJET DONNEE PAR UNE LENTILLE DIVERGENTE L’objet AB est placé avant le foyer image F’. B B’ A O F’ 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 l’axe optique principal. Son prolongement passe par B’. suivant précédent Mettre fin au diaporama

IMAGE D’UN OBJET DONNEE PAR UNE LENTILLE DIVERGENTE L’objet AB est placé avant le foyer image F’. B B’ A A’ O F’ F On trace la perpendiculaire à l’axe optique principale passant par B’. L’intersection de cette droite avec l’axe optique principal est A’ image de A. L’image de AB est A’B’. suivant précédent Mettre fin au diaporama

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 : d’un grand objet, ils donnent de petites images. Les projecteurs de films : d’un petit objet, ils donnent de grandes images Partout où on la retrouve, la lentille sert à : Donner une image; Améliorer une image. Les caractéristiques de de l’image dépendent de la position de l’objet par rapport à l’objet. Exercices