Chapitre 1 – Vision et images

Séquence 1 – L’œil et l’appareil photographique
(15 exercices corrigés)
Exercice 8 page 24
Schématiser une lentille :
 La lentille est convergente. On la symbolise donc par un segment vertical avec deux flèches
orientées vers l’extérieur.
 Sa distance focale vaut 5,0 cm. La distance qui sépare le centre optique O de la lentille et
son foyer (image F’ ou objet F) vaut donc 5,0 cm.
O
F'F
1 cm
Exercice 11 page 24
Tracer les rayons lumineux :
 Les rayons optiques qui passent par le centre optique O d’une lentille ne sont pas déviés.
O
F'F
 Tout rayon qui arrive sur la lentille parallèlement à l’axe optique principal ressort de celle-ci
en passant par le foyer principal image F’ :
OF'
F
 Tout rayon qui parvient sur la lentille en passant par le foyer principal objet F ressort de celle-
ci parallèlement à l’axe optique principal :

OF'
F
 Le rayon qui émerge de la lentille parallèlement à l’axe optique principal est forcément passé
préalablement par le foyer principal objet F de la lentille.
Le rayon qui émerge de la lentille en passant par le foyer principal image F’ est forcément
parvenu sur la lentille parallèlement à l’axe optique principal.
OF'
F
Exercice 12 page 24
..
O
F'
x
y
écran
objet lentille
Réponse 2. En effet, l’image réelle (projetable sur un écran) d’un objet lumineux à travers une
lentille convergente est renversée selon les deux directions (O, x) et (O, y).
Exercice 13 page 24
1 . 2 . Graphiquement, on mesure la longueur du segment A’B’ et on la multiplie par 10 pour
connaître la taille de l’image A’B’ en centimètre. De même, on mesure la longueur OA’ et on la
multiplie par 10 pour connaître la position de l’image.
Pour déterminer la position de l’image A’B’ de l’objet AB à travers la lentille, on peut aussi, et
c’est beaucoup plus précis, utiliser la relation de conjugaison :

10 cm
10 cm
OF'
FA
B
A'
B'
1
OA'1 OA 1 OF '
OA  47(cm)
OF '20(cm)
1
OA'1 OA 1 OF '
1
OA'OF 'OA OA.OF '
OA'OA.OF '
OA OF '47.20
47 20  35(cm)
Pour déterminer la taille de A’B’, on peut utiliser la formule du grandissement :
OA'
OA A'B' AB
OA  47(cm)
AB 17(cm)
A'B'AB.OA'
OA 17. 35
47  13(cm)
Exercice 15 page 25
1 . Schématisation de la situation, sans souci
d’échelle :
OF'
FA
B
A'
B'
+
+
2 . Signes des grandeurs algébriques :
D’après l’énoncé :
OF 'f' 100(mm)
AB  10,0(mm)
OA  300(mm)
D’après la figure géométrique :
OA'0
A'B'0
3 . Calcul de la position de l’image :
1
OA'1 OA 1 OF '
1
OA'1 OA 1 OF '
1
OA'OF 'OA OA.OF '
OA'OA.OF '
OA OF '300.100
300 100  150(mm)

4 . Calcul de la taille A’B’ de l’image :
OA'
OA A'B' AB
A'B'AB.OA'
OA 10,0. 150
300  5,00(mm)
Exercice 17 page 25
1 . Il s’agit de la vergence de la lentille.
Par définition, V = 1 / f’. La vergence s’exprime en dioptrie ()
V1
f'
f'1
V1 80,1m
2 . Plusieurs méthodes dites de focométrie permettent de mesurer, avec plus ou moins de
précision, la distance focale d’une lentille.
Une méthode très rapide (mais peu précise) consiste à placer la lentille sur le banc optique le
plus loin possible de l’objet lumineux AB (objet « à l’infini »). On sait alors que son image A’B’
est réelle (donc projetable sur un écran), renversée et située dans le plan focal image de la
lentille. Il suffit donc de mesurer sur le banc optique la distance qui sépare la lentille de l’écran
pour avoir une estimation de la distance focale de la lentille.
Exercice 18 page 25
1 .

2 . Pour déterminer la position de la lentille, il suffit de tracer le rayon lumineux issu de B qui
atteint B’ sans aucune déviation. Seul un rayon lumineux peut se comporter de cette manière.
C’est celui qui passe par le centre optique O de la lentille. Le point d’intersection de ce rayon
avec l’axe optique principal de la lentille est donc le centre optique O de la lentille.
3 . Le rayon issu de B qui parvient sur la lentille, parallèlement à l’axe optique principal émerge
de la lentille en passant par le foyer principal image F’ de la lentille. On peut donc mesurer
graphiquement la distance OF’ qui est la distance focale de la lentille. On trouve 3,3 cm.
4 . Par définition :
V1
OF'1
3, 3.10230
Exercice 19 page 25
1 . Si la distance objet lentille demeure supérieure à la distance focale (OA > OF), alors l’image
A’B’ de AB à travers la lentille est toujours renversée.
2 . Si OA > 2.OF, alors la taille de l’image est toujours inférieure à celle de l’objet.
Si OA = 2.OF, la taille de l’image égale celle de l’objet.
Si OA < 2.OF, la taille de l’image est toujours supérieure à celle de l’objet.
Si OA < OF, l’image n’est plus réelle mais virtuelle.