1- caractéristiques d`une lentille convergente

Ch 1 : Vision et images
Objectifs:
- observer et caractériser les déviations des rayons
lumineux à travers une lentille convergente.
- En déduire un fonctionnement de l’œil et de
l’appareil photographique.
1- caractéristiques d’une lentille convergente
Qu’arrive-t-il à un rayon de lumière lorsqu’il arrive
d’un milieu transparent sur un autre milieu
transparent?
Il peut être dévié et/ou réfracté et souvent dévié
suivant la relation de Descartes-Snell.
Qu’a-t-on observé, lors du TP pour les rayons
réfractés à travers une lentille convergente?
- Tous les rayons passant par le centre optique de la
lentille O sont réfractés mais ne sont pas déviés.
Lentille
convergente
O
Axe optique
- Tout rayon lumineux parallèle à l’axe optique sort de la
lentille en passant par un même point sur l’axe optique,
appelé foyer image F’
Lentille
convergente
Axe optique
F’
O
- Tout rayon lumineux passant par un même point de l’axe
optique, appelé foyer objet F, sort de la lentille
parallèlement à l’axe optique.
Lentille
convergente
F
O
Axe optique
La distance qui sépare Le centre optique de la lentille
O et le image F’ est la distance focale de la lentille
notée f’(exprimée en m). L’inverse de cette distance
focale est appelée la vergence V (exprimée en
dioptrie (δ))
V = 1/f’
F et F’ sont symétriques par rapport au centre optique
O et sont placés sur l’axe optique.
2- Construction de l’image d’un objet
Pour construire l’image d’un objet CB, plan et
perpendiculaire à l’axe optique, il faut construire les
images des points B et C. Pour cela il faut construire
au moins 2 marches de rayons caractéristiques issus
d’un point objet.
Lentille
convergente
Objet
B
F
F’
C
Image
B’C’
Ou
Lentille
convergente
Objet
B
F
F’
C
Image
B’C’
Rq: Une lentille convergente donne d’un objet BC,
plan et perpendiculaire à l’axe optique, une image
B’C’, elle aussi plane et perpendiculaire à l’axe
optique.
Si un point A de cet objet est à l’aplomb de B et sur
l’axe optique, alors son image A’ est aussi sur l’axe
optique et à l’aplomb de B’.
Lentille
convergente
Objet
B
A
F
O
F’
A’
C
Image
B’C’
3- Relations de conjugaison et de grandissement
Lors du TP nous avons pu observer que pour avoir
une image nette sur un écran à travers une lentille
convergente:
- la distance focale OF’ ou f’ et les valeurs
algébriques OA et OA’ respectent la relation de
conjugaison:
1/OA’ – 1/OA=1/f’
- La taille et le sens de l’image respectent la relation
de grandissement:
γ = A’B’/AB = OA’/OA
4 - Modélisation de l’œil et de l’appareil photographique
Lors du TP nous avons pu modéliser l’œil et l’appareil
photographique par un diaphragme, une lentille convergente
et un écran. Voir doc. 1 doc. 2 et doc. 3 p 17
Pour observer une image nette sur la rétine de l’œil ou sur le
capteur de l’appareil photographique, ces derniers vont soit
déformer le cristallin pour l’un, soit modifier la distance
entre l’objectif et le capteur pour l’autre. C’est
l’accommodation pour l’œil et la mise au point pour
l’appareil photographique.
Exercices n°1, 2, 7, 11, 12, 13, 15, 19, 20, 25, 26 p
21