Les schémas des rayons.

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1 Les schémas des rayons

2 Survol La réflexion Les miroirs Les miroirs plans
Les miroirs sphériques Les miroirs concaves Les miroirs convexes La réfraction Les lentilles Les lentilles concaves Les lentilles convexes

3 Un rayon lumineux est un faisceau de lumière très étroit.

4 Tout objet visible émet ou reflète des rayons lumineux en toute direction.

5 Nos yeux peuvent déceler les rayons lumineux.

6 On voit des images lorsque les rayons lumineux
convergent dans nos yeux converger: venir ensemble

7 On peut voir des images dans les miroirs.
objet

8 La réflexion (la lumière qui rebondit)
On a la réflexion lorsque la lumière rebondit sur une surface et change sa direction. Lorsque la lumière frappe le miroir, elle rebondit avec le même angle (l’angle réfléchi, θr) que celui avec lequel elle a frappé le miroir (l’angle incident, θi). La normale est une ligne imaginaire qui se trouve perpendiculairement au miroir au point où le rayon incident frappe le miroir. θr θi le miroir la normale le rayon incident le rayon réfléchi

9 Les miroirs reflètent les rayons lumineux.

10 Le miroir plan (un miroir plat)
Comment voit-on des images dans un miroir?

11 Le miroir plan (un miroir plat)
objet image Comment voit-on des images dans un miroir? La lumière refléchie du miroir converge pour former un image dans l’oeil.

12 Le miroir plan (un miroir plat)
objet image Comment voit-on des images dans un miroir? La lumière refléchie du miroir converge pour former un image dans l’oeil. L’oeil aperçoit des rayons lumineux comme si elles venaient à travers le miroir. Les rayons prolongés (imaginaires) s’étendent derrière le miroir pour démontrer l’emplacement de l’image.

13 Le miroir plan (un miroir plat)
objet image Comment voit-on des images dans un miroir? La lumière refléchie du miroir converge pour former un image dans l’oeil. L’oeil aperçoit des rayons lumineux comme si elles venaient à travers le miroir. Les rayons prolongés (imaginaires) s’étendent derrière le miroir pour démontrer l’emplacement de l’image. L’image est virtuelle car aucun rayon lumineux ne converge sur l’image.

14 Les miroirs sphériques (concave et convexe)

15 Concave et Convexe (une partie d’un sphère)
• F • S C: le centre du sphère S: le sommet – le point où l’axe principal croise le sphère (le miroir) r: le rayon de la courbe (le rayon du sphère) = l’axe principal F: le foyer du miroir (la moitié de la distance entre C et le miroir = ½ r)

16 Les miroirs concaves (l’intérieur du cercle)
l’axe principal F • Les rayons lumineux qui sont parallèles à l’axe principal se reflètent à travers le foyer.

17 Le miroir concave (un exemple)
l’axe principal F •

18 Le miroir concave (un exemple)
l’axe principal F • Le premier rayon lumineux est parallèle à l’axe principal et se réfléchit à travers le foyer.

19 Le miroir concave (un exemple)
l’axe principal F • Le premier rayon lumineux est parallèle à l’axe principal et se réfléchit à travers le foyer. Le deuxième rayon passe à travers le foyer et se réfléchit parallèlement à l’axe principal.

20 Le miroir concave (un exemple)
l’axe principal F • Le premier rayon lumineux est parallèle à l’axe principal et se réfléchit à travers le foyer. Le deuxième rayon passe à travers le foyer et se réfléchit parallèlement à l’axe principal. Une image réelle se forme où les rayons lumineux convergent.

21 Le miroir concave (exemple 2)
l’axe principal F •

22 Le miroir concave (exemple 2)
l’axe principal F • Le premier rayon lumineux est parallèle à l’axe principal et se réfléchit à travers le foyer.

23 Le miroir concave (exemple 2)
l’axe principal F • Le premier rayon lumineux est parallèle à l’axe principal et se réfléchit à travers le foyer. Le deuxième rayon passe à travers le foyer et se réfléchit parallèlement à l’axe principal.

24 Le miroir concave (exemple 2)
l’axe principal F • Le premier rayon lumineux est parallèle à l’axe principal et se réfléchit à travers le foyer. Le deuxième rayon passe à travers le foyer et se réfléchit parallèlement à l’axe principal. L’image se forme où les rayons se convergent. Mais ils ne semblent pas converger.

25 Le miroir concave (exemple 2)
l’axe principal F • Le premier rayon lumineux est parallèle à l’axe principal et se réfléchit à travers le foyer. Le deuxième rayon passe à travers le foyer et se réfléchit parallèlement à l’axe principal. Une image virtuelle se forme où les rayons prolongés convergent.

26 Et maintenant, à toi… (Le miroir concave)
l’axe principal objet F • miroir concave Note: puisque les miroirs sont très minces, on peut dessiner une ligne droite pour représenter le miroir. Trouve l’image de la flèche

27 Et maintenant, à toi… (Le miroir concave)
l’axe principal objet F • miroir concave Note: puisque les miroirs sont très minces, on peut dessiner une ligne droite pour représenter le miroir. Trouve l’image de la flèche

28 Les miroirs convexes (l’extérieur du cercle)
l’axe principal F • Les rayons lumineux qui sont parallèles à l’axe principal se réfléchissent du foyer. Le foyer est virtuel, car les rayons prolongés et non pas les rayons lumineux y passent à travers.

29 Les miroirs convexes (exemple)
l’axe principal F •

30 Les miroirs convexes (exemple)
l’axe principal F • Le premier rayon lumineux est parallèle à l’axe principal et se réfléchit à travers le foyer.

31 Les miroirs convexes (exemple)
l’axe principal F • Le premier rayon lumineux est parallèle à l’axe principal et se réfléchit à travers le foyer. Le deuxième rayon passe à travers le foyer et se réfléchit parallèlement à l’axe principal.

32 Les miroirs convexes (exemple)
l’axe principal F • Le premier rayon lumineux est parallèle à l’axe principal et se réfléchit à travers le foyer. Le deuxième rayon passe à travers le foyer et se réfléchit parallèlement à l’axe principal. Les rayons lumineux ne convergent pas, mais les rayons prolongés convergent.

33 Les miroirs convexes (exemple)
l’axe principal F • Le premier rayon lumineux est parallèle à l’axe principal et se réfléchit à travers le foyer. Le deuxième rayon passe à travers le foyer et se réfléchit parallèlement à l’axe principal. Les rayons lumineux ne convergent pas, mais les rayons prolongés convergent. Une image virtuelle se forme où les rayons prolongés convergent.

34 Et maintenant, à toi… (Le miroir convexe)
objet F • l’axe principal miroir convexe Note: puisque les miroirs sont très minces, on peut dessiner une ligne droite pour représenter le miroir. Trouve l’image de la flèche

35 Et maintenant, à toi… (Le miroir convexe)
objet image F • l’axe principal miroir convexe Note: puisque les miroirs sont très minces, on peut dessiner une ligne droite pour représenter le miroir. Trouve l’image de la flèche

36 La réfraction (la lumière qui se courbe)
La normale l’air air θr θi le verre La réfraction (la lumière qui se courbe) La réfraction se passe quand la lumière se dévie lorsqu’elle passe d’un médium (matériau) à un autre. Quand la lumière qui voyage dans l’air passe à travers du bloc de verre elle se réfracte vers la normale. Quand la lumière passe du verre à l’air, elle s’éloigne de la normale. Puisque la lumière se réfracte lorsqu’elle change de médium, on peut la concentrer (l’orienter). La forme de la lentille assure la concentration de la lumière vers le foyer.

37 Les lentilles Le premier télescope, conçu et construit par Galilée, utilisait les lentilles pour mettre au point la lumière des objets lointains dans l’œil de Galilée. Son télescope se composait d’une lentille concave et d’une lentille convexe. la lumière d’un objet lentille convexe lentille concave Les rayons lumineux sont toujours réfractés (déviés) vers la partie la plus épaisse de la lentille.

38 Les lentilles concaves
l’axe principal F • Les lentillex concaves sont minces au milieu que sur le bord. Elles causent les rayons lumineux à diverger (s’écarter). Si on trace les rayons lumineux réfractés vers l’arrière (les rayons prolongés), ils convergent au foyer (F) derrière la lentille.

39 Les lentilles concaves
l’axe principal F • When doing geometric optics problems it is much simpler to draw the lens/mirror as a line so that the light relects/refracts at the line. This saves us from having to show the lights behavior inside the lens. Même si on ne reconnait pas l’épaisseur de la lentille, le comportement des rayons lumineux ne change pas. Les rayons lumineux qui sont parallèles à l’axe principal divergent du foyer.

40 Les lentilles concaves
l’axe principal F • Les rayons lumineux qui sont parallèles à l’axe principal divergent toujours du foyer.

41 Une lentille concave (exemple)
l’axe principal F • Le premier rayon lumineux est parallèle à l’axe principal et se réfracte en passant par le foyer.

42 Une lentille concave (exemple)
l’axe principal F • Le premier rayon lumineux est parallèle à l’axe principal et se réfracte en passant par le foyer. Le deuxième rayon passe directement à travers le centre de la lentille.

43 Une lentille concave (exemple)
l’axe principal F • Le premier rayon lumineux est parallèle à l’axe principal et se réfracte en passant par le foyer. Le deuxième rayon passe directement à travers le centre de la lentille. Les rayons lumineux ne convergent pas, mais les rayons prolongés convergent.

44 Une lentille concave (exemple)
l’axe principal F • Le premier rayon lumineux est parallèle à l’axe principal et se réfracte en passant par le foyer. Le deuxième rayon passe directement à travers le centre de la lentille. Les rayons lumineux ne convergent pas, mais les rayons prolongés convergent. Une image virtuelle se forme où les rayons prolongés convergent.

45 Et maintenant, à toi… (Une lentille concave)
objet F • l’axe principal une lentille concave Note: puisque les lentilles sont très minces, on peut dessiner une ligne droite pour représenter la lentille. Trouve l’image de la flèche.

46 Et maintenant, à toi… (Une lentille concave)
objet F • image l’axe principal une lentille concave Note: puisque les lentilles sont très minces, on peut dessiner une ligne droite pour représenter la lentille. Trouve l’image de la flèche.

47 Les lentilles convexes
Les lentilles convexes sont plus épaisses au milieu. Elles concentrent (orientent) les rayons lumineux vers un foyer en avant de la lentille. Le foyer

48 Les lentilles convexes
l’axe principal • F

49 Les lentilles convexes
l’axe principal • F Les rayons lumineux qui passent parallèlement à l’axe principal convergent au foyer.

50 Une lentille convexe (exemple)
l’axe principal • F Le premier rayon lumineux est parallèle à l’axe principal et se réfracte en passant par le foyer.

51 Une lentille convexe (exemple)
l’axe principal • F Le premier rayon lumineux est parallèle à l’axe principal et se réfracte en passant par le foyer. Le deuxième rayon passe directement à travers le centre de la lentille.

52 Une lentille convexe (exemple)
l’axe principal • F Le premier rayon lumineux est parallèle à l’axe principal et se réfracte en passant par le foyer. Le deuxième rayon passe directement à travers le centre de la lentille. Les rayons lumineux ne convergent pas, mais les rayons prolongés convergent.

53 Une lentille convexe (exemple)
l’axe principal • F Le premier rayon lumineux est parallèle à l’axe principal et se réfracte en passant par le foyer. Le deuxième rayon passe directement à travers le centre de la lentille. Les rayons lumineux ne convergent pas, mais les rayons prolongés convergent. Une image virtuelle se forme où les rayons prolongés convergent.

54 Et maintenant, à toi… (Une lentille convexe)
objet l’axe principal image F • une lentille convexe Note: puisque les lentilles sont très minces, on peut dessiner une ligne droite pour représenter la lentille. Trouve l’image de la flèche.

55 Et maintenant, à toi… (Une lentille convexe)
objet l’axe principal image F • une lentille convexe Note: puisque les lentilles sont très minces, on peut dessiner une ligne droite pour représenter la lentille. Trouve l’image de la flèche.

56 Remerciments/Pour de plus amples informations
Faulkes Telescope Project: Light & Optics par Sarah Roberts Fundamentals of Optics: An Introduction for Beginners parJenny Reinhard PHET Geometric Optics (Flash Simulator) Thin Lens & Mirror (Java Simulator) par Fu-Kwun Hwang