Chapitre 2 Les lentilles

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Chapitre 2 : Les lentilles.
Items
Connaissances
Acquis
Les deux types de lentilles.
Condition pour obtenir une image sur un écran avec une lentille convergente.
Lentille convergente et énergie lumineuse.
Capacité
C3.1.2
Obtenir avec une lentille convergente l’image d’un objet sur un écran.
C3.1.1
Extraire d’un document les informations montrant les applications au quotidien des lentilles.
C3.1.1
Observer, extraire les informations d’un fait observé pour distinguer les deux types de
lentilles.
C3.1.3 Mettre en œuvre un protocole pour trouver expérimentalement le foyer d’une lentille
convergente.
I. Les deux types de lentilles.
Une lentille est un objet fabriqué dans un matériau transparent.
Elle possède deux faces (dont au moins une n’est pas plane), un axe de symétrie
appelé axe optique et un centre appelé centre optique noté O
Exemples d’utilisation des lentilles :
Lentilles convergentes Lentilles divergentes
Forme
lentilles à
bords minces
lentilles à
bords épais
Schéma normalisé
Si on lit un texte à
travers
Le texte apparait plus grand
Le texte apparait plus petit
Lorsqu’un faisceau de
lumière la traverse
Il se resserre (il converge) Il s’écarte (il diverge)
Définitions • Le foyer d'une lentille
convergente est le point de l'axe
optique où se concentre
l'énergie du faisceau parallèle.
• La distance entre le centre de
la lentille et son foyer est
appelée distance focale f.

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Verre de lunettes, microscopes, lunette astronomiques, appareils photographiques…
Exercices :
8p170 : Comparer des distances focales.
C'est la lentille L1 qui a la plus grande distance
focale, car c'est la moins bombée.
9p170 : évaluer un risque d’incendie.
1. Un tesson de bouteille est un morceau de
verre qui peut se comporter comme une
lentille.
2. Si la brindille est placée très près du foyer
de la lentille-tesson, il va y avoir une forte
concentration d'énergie à son niveau et elle
pourra alors s'enflammer.
11p170 : mesure la longueur d’un
faisceau.
1.
2. À 5 cm de la lentille, le diamètre du faisceau
est de 2 cm. À 12 cm de la lentille, il est égal à
1 cm.
3. C'est à 20 cm de la lentille (2 fois la distance
focale) que le diamètre du faisceau a la même
valeur qu'avant la lentille.
15p171 : l’entonnoir à lumière.
1. Si R est le rayon du cercle, la surface est S
= πR2
2. Quand le rayon est multiplié par 2, la
surface est multipliée par 22, c’est-à-dire par 4.
3. Le rayon étant ici multiplié par 4, la surface
est multipliée par 42 = 16, donc il rentre 16 fois
plus de lumière dans la deuxième lunette.
4. Pour une lunette astronomique, on choisira
le diamètre de 20 cm, car l'image sera
beaucoup plus lumineuse.
16p171 : vergence et distance focale.
1. Pour la première lentille, la distance focale
est de 4 cm = 0,04 m ; pour la deuxième
lentille, elle est égale à 5 cm = 0,05 m.
2. Les vergences correspondantes sont de 25
 (1/0,04) et 20  (1/0,05).
18p171 : et les lentilles divergentes ?
1. La lentille est visiblement divergente car un
faisceau de rayons parallèles à l'axe optique
ne vient pas converger en un point de l'axe
après traversée de la lentille.
2.
3. Les rayons ne convergeant pas en F, il n'y a
pas concentration d'énergie en ce point et
donc il est impossible d'y enflammer un
morceau de papier.
19p171 : pour aller plus loin.
1. La vergence de cet oculaire est :
C = 25 – 10 = 15 .
2. La distance focale est :
OF = 1/C = 1/15 = 0,067 m = 6,7 cm.
L'objectif est convergent car sa distance focale
est positive.

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II. Formation d’une image par une lentille convergente.
AE : les images données par une lentille convergentes.
ÉTUDE DE LA FORMATION DES IMAGES AVEC DES LENTILLES CONVERGENTES
Distance
objet - lentille
Image
Observable
/Non Observable
Image
Grande/Petite
Image
Droite/Renversée
Distance Lentille-lmage
Grande/Petite/Moyenne
L'objet est à une
distance INFÉRIEURE
à la distance focale de
la lentille
Non observable
X
X
X
L'objet est à une
distance EGALE à la
distance focale de la
lentille
OUI
Grande
renversée
Grande
L'objet est à une
distance légèrement
supérieure à la
distance focale de la
lentille
OUI
Grande
Renversée
Grande
Très
supérieurSUPÉRIEUR
E à la distance focale
de la
lentille
OUI Petite Renversée petite
Conclusion :
Pour obtenir l'image d'un objet sur un écran, il faut positionner une lentille
convergente entre l'objet et l'écran.
Lorsque la distance objet lentille est inférieure à la distance focale, l’image
n’est pas observable sur l’écran.
Lorsque la distance objet-lentille est supérieure à la distance focale, on obtient
une image renversée.
Si l’objet est très éloigné, l’image se forme au foyer de la lentille.

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Exercices :
10 p170 : Exploiter un tableau de mesures.
Solution p220
12p170 : Dessiner la marche des rayons
lumineux.
13p170 : Exploiter un schéma.
1. L'image doit toujours se former sur la
pellicule.
2. L'image se forme au foyer, donc la distance
entre l'objectif et la pellicule doit être égale à
50 mm.
3. Dans ce cas où l'image ne se forme plus au
foyer, il faut donc faire varier la distance entre
l'objectif et la pellicule : c'est la mise au point.
14p171 : nature du faisceau émergent.
a. Le faisceau sortant de la lentille est
convergent si la source S est placée à une
distance de la lentille supérieure à la distance
focale.
b. Le faisceau est parallèle si la distance entre
S et la lentille est égale à la distance focale.
c. Le faisceau est divergent si la distance entre
S et la lentille est inférieure à la distance
focale.
17p171 : Des rayons lumineux très
spéciaux.
1.
Le rayon incident parallèle à l'axe de la lentille
ressort de la lentille en passant par le foyer F.
2. Le rayon incident passant par le centre
optique O de la lentille n'est pas dévié.
III. Bilan.