Chapitre I : Vision et image

1S - OBSERVER 1
Chapitre I : Vision et image
I- Les lentilles convergentes
1- Définitions :
Une lentille est :
 un milieu transparent limité par deux surfaces sphériques ou par une surface plane et une surface sphérique.
 convergente ou convexe si les bords sont minces et le centre épais.
 mince si l’épaisseur du centre de la lentille est très inférieure aux rayons des dioptres sphériques qui la
limitent.
dévie la marche d’un rayon (réfraction).
 se schématise par :
O
Axe optique
centre optique
 rend convergent un faisceau de rayons parallèles.
2- Caractéristiques :
 Centre optique : noté O, c’est le centre du segment
fléché. Tout rayon lumineux passant par le centre optique d’une lentille mince
convergente ne subit aucune déviation.
 Axe optique : C’est la droite perpendiculaire à la lentille et passant par O. Par convention, on
oriente l’axe optique dans le sens de propagation de la lumière.
 Foyer image : Tout rayon incident parallèle à l’axe optique émerge
de la lentille en passant par le foyer image noté F’. (Foyer vient du mot
focus qui signifie rassemblement)
 Foyer objet : Tout rayon incident issu d’un point particulier de
l’axe optique, appelé foyer objet et noté F, émerge parallèlement à
l’axe optique.
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 Distance focale : C’est la grandeur algébrique OF' , elle est notée
f ' , c’est la distance entre le centre optique et le foyer image F’. Pour
une lentille convergente, f ' est toujours positive, elle est exprimée en
mètres (m).
F
O
F’
 Vergence : notée C, c’est l’inverse de la distance focale, elle est
exprimée en dioptries (symbole ). C 
1
avec f ' en mètre (m), C en
f'
dioptries ()
3- Image donnée par une lentille convergente – les trois rayons
Pour obtenir l’image A’B’ d’un objet AB, il suffit de construire le point image B’ du point objet B. B’ se trouve à
l’intersection de deux rayons particuliers parmi les trois suivants :
 Le rayon issu de B passant par le centre optique n’est pas dévié.
 Le rayon issu de B, parallèle à l’axe optique émerge de la lentille en passant par F’
 Le rayon issu de B passant par F émerge de la lentille parallèlement à l’axe optique
B
F’
A
A’
O
F
B’
4- Relation de conjugaison et grandissement
𝟏
 Relation de conjugaison de Descartes : 𝐎𝐀′
̅̅̅̅̅ =
 Grandissement : 𝛄 =
̅̅̅̅̅̅
𝐀′𝐁′
̅̅̅̅
𝐀𝐁
=
̅̅̅̅̅
𝐎𝐀′
̅̅̅̅
𝐎𝐀
𝟏
𝟏
̅̅̅̅ + 𝐟 ′
𝐎𝐀
 n’a pas d’unité, il permet de déterminer la taille et le sens de l’image par rapport à l’objet.
Si  < 0, l’image est inversée par rapport à l’objet.
Si  > 0, l’image est droite par rapport à l’objet. (Dans le sens de l’objet)
Si |𝛾| < 1, l’image est plus petite que l’objet. Si |𝛾| > 1, l’image est plus grande que l’objet.
 Dans la relation de Descartes, les grandeurs algébriques et la distance focale doivent être exprimées dans la même
unité.
 L’écriture ̅̅̅̅
𝑂𝐴 se lit « mesure algébrique de OA ». Elle donne deux
informations :
- La longueur du segment [𝑂𝐴] ;
- La position de A par rapport à O selon l’orientation de l’axe choisi.
Espace objet
 Conventions d’orientation :
5- Approfondissement : espace objet, espace image
Un objet est réel dans l’espace objet et virtuel dans l’espace image.
Une image est virtuelle dans l’espace objet et réelle dans l’espace image. Une
image virtuelle ne peut pas se projeter sur un écran car la lumière ne converge pas
sur cet écran.
Ex n° 26 p 27
Espace image
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II- L’œil et l’appareil photographique
1- Anatomie et modèles
Ce sont deux instruments d’optique qui permettent de former l’image d’un objet.
L’œil peut être modélisé par quelques éléments d’optique ; on parle alors de modèle de l’œil réduit. L’appareil
photographique peut être modélisé de la même manière.
Vu en coupe de l’œil réel
Modèle de l’œil réduit
Vue en coupe d’un
appareil photographique
fonction
élément de l’œil réel
élément de l’œil réduit
élément de l’appareil
photographique
régulation de la quantité de
lumière
iris
diaphragme
diaphragme
formation de l’image
cristallin
Lentille convergente
Objectif
rétine
écran
capteur
schémas
réception de l’image
2- Accommodation et mise au point
 Lorsqu’un objet se rapproche de l’œil, la distance focale du cristallin diminue, il se bombe pour que l’image se forme
sur la rétine. C’est l’accommodation. Un œil normal au repos n’accommode pas, il observe à l’infini. Son foyer image F’
est alors sur la rétine.
L
a
mise au point d’un appareil photographique se fait en réglant la distance entre l’objectif et le capteur (la distance focale
de l’objectif est fixe).