Lentilles et faisceaux de lumière.
1.1. Faisceau de lumière entrant.
On interpose un diaphragme au voisinage de la source de lumière.
En éloignant le papier calque, on observe que la section du faisceau augmente avec la distance. Le
faisceau peut être observe directement en disposant le papier calque suivant l'axe du dispositif
Le faisceau de lumière entrant dans la lentille est un faisceau divergent car au cours de la
propagation les rayons lumineux qui le composent s'éloignent les un des autres.
On interpose un diaphragme loin de la source de lumière :
L'étude au papier calque montre un faisceau
cylindrique
Le faisceau de lumière entrant dans la lentille est
un faisceau parallèle car au cours de la propagation
les rayons lumineux qui le composent restent
parallèles à eaux même.
1.2. Faisceaux de lumière sortants.
On interpose d'abord une lentille mince à bord mince aussi appelée lentille convexe. Elle est placée
vers le milieu du banc d'optique.
Cette lentille concentre le faisceau de lumière en un faisceau convergent
Une lentille mince à bord mince est aussi appelée lentille convergente.
1.3. Autres cas.
En rapprochant lentement la lentille vers la source, on s'aperçoit que le faisceau s'élargit petit à
petit jusqu'à devenir un faisceau de lumière cylindrique où tous les rayons lumineux sont parallèles
entre eux.
En continuant de rapprocher lentement la lentille, le faisceau devient alors un faisceau divergent.
1.4. Une caractéristique de la lentille.
Lorsque la lentille est éloignée de la source, le faisceau émergent converge toujours en un point F,
situé à distance fixe derrière la lentille : le foyer image de la lentille.
Sa distance OF par rapport au centre de la lentille est une caractéristique de la lentille appelée
distance focale et notée ƒ.
La lentille utilisée porte la mention : ƒ = 50 mm.
On retrouve cette indication sur l'objectif de l'appareil photo.
Dans les unités du système international la distance focale se mesure en mètres, mais pour les petites valeurs on
utilise souvent le millimètre.
Ce qu'il faut retenir.
La lentille mince à bord mince modifie le faisceau de lumière qu'elle intercepte
Il existe une position pour laquelle le faisceau émergent est cylindrique, formé de rayons lumineux
parallèles
Au delà, le faisceau émergent est un faisceau convergent
En deçà, le faisceau émergent est un faisceau divergent
Une lentille se caractérise par sa distance focale ƒ
2. ACTION D'UNE LENTILLE MINCE A BORD EPAIS
Une lentille mince à bord épais est aussi appelée lentille concave.
Quelle que soit sa position derrière par rapport à la source la lentille concave disperse le faisceau
de lumière en le rendant moins convergent.
La lentille concave est une lentille divergente.
3. IMAGE DONNEE PAR UNE LENTILLE CONVERGENTE
L'étude se borne au seul cas de la lentille convergente, le diaphragme est remplacé par
un objet lumineux
3.1. Une mise au point nécessaire ...
La lentille est placée au bout de la règle, l'objet lumineux est le plus petit trou du diaphragme,
pratiquement un point lumineux.
En déplaçant l'écran d'observation derrière la lentille on constate la formation d'une tache
lumineuse plus ou moins grande ...
Au cours de déplacement, on observe qu'il existe une position pour laquelle le point est très petit et
l'image bien nette.
On remplace le diaphragme par un objet lumineux. Chaque point de cet objet est un point
lumineux.
Dans les plupart des cas l'image est floue car elle résulte d'une superposition de taches
lumineuses.
Lorsque chaque point de l'objet a pour image un point, l'image est nette : on dit que l'on a effectué
la mise au point de l'image.
3.1. Où chercher l'image ?
La lentille est placée à l'endroit où le faisceau émergent est parallèle.
A partir de cette position, on recule par sauts de 5 cm. A chaque fois, la mise au point de l'image
faite, on note la position de l'écran
Lorsque l'objet s'éloigne de la lentille l'image se rapproche petit à petit du foyer de la lentille; ou
lorsque l'objet se rapproche de la lentille l'image s'éloigne petit à petit du foyer de la lentille.
Ce qu'il faut retenir.
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