HPT UAA7 CC 160501
Si on éloigne à présent la lentille de l’objet, celui-ci apparaît de plus en plus agrandi. En effet, comme
le montre le deuxième schéma ci-dessus, l’observateur voit sous le même angle de vision que
précédemment non plus l’entièreté du visage, mais une portion d’autant plus restreinte que la distance
entre la lentille et l’objet augmente. La loupe est un exemple d’application de ce phénomène. Arrive
ensuite un moment où l’observateur ne voit plus, dans son champ de vision, qu’une toute petite
portion du visage, comme par exemple une petite partie du nez du visage dans le troisième schéma
ci-dessus. A ce moment, plus aucune zone de l’objet n’est reconnaissable et on ne voit plus d’image
virtuelle
.
A mesure qu’on a éloigné la lentille de l’objet, l’image a donc commencé par grandir vers l’infini, tout
en restant droite ; ensuite, si on continue à éloigner la lentille de l’objet, son image « revient de
l’infini » en position inversée, et paraît de plus en plus petite au fur et à mesure qu’on éloigne la
lentille.
Ainsi, dans le quatrième schéma, le faisceau A vient à présent de la bouche du personnage,
tandis que le faisceau C vient de son front.
La distance objet-lentille à laquelle se produit cette inversion est caractéristique de la lentille
considérée : c’est la distance focale
. La distance focale d’une lentille convergente peut également
être mise en évidence à l’aide des rayons du soleil ou une autre source de lumière à faisceau
parallèle : c’est la distance qui sépare la lentille du point de convergence des pinceaux de lumière
lorsqu’on tente d’enflammer une feuille de papier. C’est pour cette raison que ce point de
convergence est appelé foyer de la lentille
.
Lorsque l’on place une lentille divergente juste devant un objet étendu et qu’on en observe l’image
virtuelle à travers la lentille en se plaçant à une distance suffisante, l’objet apparaît légèrement plus
petit. Cette modification dans la taille de l’image s’explique à nouveau en considérant l’angle de vision
sous lequel l’observateur voit le visage : cet angle est plus petit avec la lentille que si l’observateur
avait observé directement le même visage, et du même endroit, mais en absence de lentille.
Dans le cas d’une lentille divergente, il est impossible de produire une image réelle : l’image est
toujours virtuelle
, et d’autant plus petite qu’on éloigne la lentille de l’objet.
Pour déterminer les caractéristiques précises (dimension et position) des images, certains rayons de
lumière sont particulièrement utiles : les intersections de ces rayons particuliers permettent de trouver
la position d’un point-image sur base de celle d’un point-objet. Ces constructions géométriques ne
sont pas au programme de cette UAA
.
Dans la mesure où la lentille est idéale, quelle que soit la direction dans laquelle l’observateur regarde, il voit à travers
la lentille l’image du même point de l’objet : il a l’impression que ce point remplit toute la lentille. C’est précisément
dans cette configuration qu’il serait possible de capter une image réelle (si l’objet est assez lumineux et
l’environnement assez sombre), en plaçant un écran à la place de l’œil de l’observateur.
Cette image renversée correspond en fait à l’image réelle car on pourrait la capter sur un écran.
Il faut pour cela que l’observateur soit situé « à l’infini » (en pratique, à grande distance de la lentille). Le
symbole de la distance focale est f. Son inverse 1/f est appelée convergence (𝐶 = 1
𝑓) et se mesure en dioptries
(δ) : 1 δ = 1 m-1. Par convention, la distance focale et la convergence sont toutes deux positives pour une lentille
convergente et négatives pour une lentille divergente. La distance focale est d’autant plus petite (proche de zéro)
et la convergence est d’autant plus importante (en valeur absolue) que les deux faces de la lentille sont courbées,
c’est-à-dire que leurs rayons de courbure sont petits. Les notions de distance focale et de convergence ne sont
pas au programme de cette UAA.
L’énergie lumineuse est très concentrée au foyer, et peut suffire à enflammer un objet. Pour cette raison, il est
déconseillé d’abandonner des fragments de verre dans la nature (risques d’incendie en été́ ) et il est dangereux
de regarder le Soleil à travers une lentille convergente !
Cette image est visible pour l’observateur, mais ne peut pas être captée par un écran.
Le lecteur intéressé par ces constructions géométriques pourra utilement se référer à la section
correspondante des Clarifications conceptuelles pour l’UAA4 de Sciences de base (HGT).