I)la lentille convergente

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FORMATION D'UNE IMAGE PAR
UNE LENTILLE CONVERGENTE
I)la lentille convergente
Q1 Observez les différentes lentilles. Laisse-t-elle
passer la lumière ? Quelle est leur forme ?
1) définition
Une lentille est un milieu transparent limité par deux
surfaces dont l’une au moins n' est pas plane.
En optique, on utilise généralement des lentilles sphériques.
On étudiera les lentilles convergentes qui équipent la
plupart des dispositifs optiques (microscope et lunette
astronomique).
lentille convergente :
convexe biconvexe
symbole
II)points et rayons particuliers pour
une lentille convergente
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Q2 Quels sont les 3 points particuliers d’une lentille
convergente ?
Q3 Décrire ce qui se passe lorsqu’un rayon lumineux
passe par chacun de ces points.
1) Centre optique O
Si l’on néglige l’épaisseur de la lentille, l’axe optique coupe
celle-ci en un point appelé ___________________.
Un rayon lumineux passant par le centre optique d’une
lentille mince convergente
___________________________
2) Foyers principaux image F’ et objet F
foyer principal objet (F) et image (F’)
Soit un rayon incident, parallèle à l’axe optique d’une lentille
convergente. Celui ci émerge en passant par un point de cet
axe situé après la lentille. Ce point est appelé
_______________________. Il est noté F’.
Tout rayon incident passant par le foyer principal objet
noté F et situé sur l’axe optique avant la lentille, émerge
__________________ ________________
_________________________
3) distance focale d’une lentille convergente
Q4 Utiliser le logiciel précédent et faire varier la distance
focale de la lentille. Quelle distance est modifiée ?
Q5 Régler la distance entre l’objet et la lentille à l’infini. A
quelle distance va se former l’image d’un objet à l’infini ?
Donner une méthode pour déterminer la distance focale
d’une lentille.
On appelle distance focale image f’ de la lentille la
valeur :
_____________________
4) Détermination expérimentale d’une distance
focale.
Q6 Déterminer la distance focale des deux lentilles mises à
votre disposition. Expliquez votre méthode.
5) plans focaux image et objet
Les plans orthogonaux à l’axe optique de la lentille et
passant par les foyers sont appelés plans focaux. Une
lentille a donc un plan focal objet et un plan focal image.
Schéma récapitulatif
II) image et objet
1)définition
Une petite source lumineuse A considérée comme
ponctuelle, envoie des rayons lumineux vers une lentille
convergente. Dans certaines conditions, les rayons sortant
de la lentille, ou leurs prolongements, passent tous par un
même point A’. On dit que A est un objet ponctuel et que
A’ est son image ponctuelle

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2) expérience
Placer sur le banc d’optique un objet AB sur le repère 0 de
la règle graduée. Placer une lentille convergente de distance
focale f’ = 100 mm sur le banc ainsi qu’un écran sur lequel
vous aller recueillir l’image nette A’B’ de cette objet.
Q7 Placer l’objet AB à une distance inférieure à f’.
Déplacer l’écran, peut-on recueillir l’image A’B’ de cet obje
t ?
Q8 Placer maintenant l’objet AB à une distance supérieure
à f’. Chercher, en déplaçant l’écran, la position de son image
A’B’. Que remarquez vous sur la distance OA’ entre l’image
A’B’ et la lentille quand :
- l’objet s’éloigne de la lentille (distance OA
augmente)?
– l’objet se rapproche de la lentille
Q9 Dans quel intervalle de distance l’image A’B’ est-elle :
- agrandie par rapport à l’objet ?
- rétrécie ?
Q10 L’image A’B’ est-elle inversée ou dans le même sens que
l’objet ?
Q11 Lorsque l’objet est placé à une distance OA>10.f’ on
admet quelle se trouve à l’infini de la lentille. Régler
OA>10.f’. Quelle est alors la distance entre l’image A’B’ et la
lentille ? Ca vous rappelle une distance ? Laquelle ?
3) conclusion, caractéristiques d'une image
Pour qu’une image puisse être recueillie sur un écran il faut
que la position de l'objet soit ____________________
L’image est dite réelle.
Si f’ < OA < 2f’ l’image est ___________________ et
____________________
Si OA> 2.f’ l’image est ______________ et
__________
Si OA> 10.f’ l’image est _____________ et
______________ , elle se forme à une distance égale à
_________________
III) Construction géométrique d’une
image
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1) étude de la construction d’une image
Q12 Observer comment on construit
géométriquement l’image d’un objet par la lentille.
Quelles sont les 3 rayons qu’il faut tracer d’un point
de l’objet pour trouver son image ? Expliquer votre
méthode.
2) exercices de construction d’image
On utilisera l’échelle 1 cm représente 10 cm dans la
réalité sur l’axe des x et 1 cm représente 1 cm sur
l’axe des y. On prendra la lentille de distance focale f’
= 10 cm.
Q13 Dans la réalité la distance OA = 30 cm. AB =
1cm. Déterminer par construction graphique l’image
A’B’ de AB. Relever la taille et la distance OA’.
Vérifier qu’on retrouve les mêmes valeurs sur le banc
d’optique.
Q14 Même question pour OA = 10.f’