Lentilles minces convergentes

SEQUENCE 1 : COMMENT L’ŒIL ET L’APPAREIL
PHOTOGRAPHIQUE FORMENT-ILS DES IMAGES ?
1. Comment modéliser l’œil et l’appareil photographique ?
Œil Humain
Appareil photographique
Modélisation par un dispositif appelé « œil réduit »
Ecran
Diaphragme
Lentille convergente
L’iris de l’œil permet de contrôler la quantité de
lumière qui pénètre dans l’œil : c’est un
diaphragme, c’est-à-dire une ouverture de
diamètre réglable.
Le cristallin est modélisé par une lentille
convergente, il fait converger la lumière par
réfraction vers la rétine.
La rétine est le capteur de lumière de l’œil, elle
est modélisée par un écran.
Le diaphragme de l’appareil photographique
permet de contrôler la quantité de lumière qui
arrive sur l’objectif.
l’objectif est une lentille convergente, il fait
converger la lumière par réfraction vers le
capteur CCD.
Le capteur CCD convertit l’énergie lumineuse en
énergie électrique.
2. Comment localiser l’image formée par une lentille convergente ?
2.1. Modélisation d’une lentille convergente.



Une lentille convergente est
modélisée par son axe optique et
ses foyers.
La distance OF’ est appelée
distance focale et notée f ’. Elle
s’exprime en mètres.
Les plans perpendiculaires à l’axe
optique et passant par les foyers
sont appelés plans focaux.
SEQUENCE 1 : COMMENT L’ŒIL ET L’APPAREIL
PHOTOGRAPHIQUE FORMENT-ILS DES IMAGES ?
 La vergence notée C est l’inverse de la distance focale.
 Elle s’exprime en dioptrie ().
 La vergence indique le pouvoir de concentration de la lentille : plus la vergence
C
est grande, plus les rayons lumineux vont converger près du centre optique.
2.2.

1
f'
Construction de l’image d’un objet par une lentille convergente.
Il y trois rayons lumineux de référence.
LC
F'
F
LC
LC
F'
F
O
Tout rayon lumineux qui passe
par le centre optique O de la
lentille n’est pas dévié
F
O
Tout rayon lumineux parallèle à
l’axe optique émerge de la
lentille en passant par le foyer
image F’
O
F'
Tout rayon lumineux qui passe
par le foyer objet F émerge de la
lentille parallèlement à l’axe
optique.

Lorsque les rayons lumineux provenant d’un objet sont déviés de leur trajectoire par réfraction ou
par réflexion, on obtient une image.

Méthode graphique de construction de l’image d’un point :
 Un point image est localisé par l’intersection d’au moins deux rayons lumineux après
leur passage par la lentille convergente.
 Réciproquement, tous les rayons lumineux issus d’un point objet et passant par le
système optique, ressortent en convergeant vers un unique point image.
Position de
l’objet AB
Construction géométrique de l’image B’ du point objet B
L.C.
+
B
F'
OA > OF
A
F
Caractéristiques
de l’image A’B’
A'
O
réelle
&
renversée
à droite du plan
focal image
B'
OA < OF
virtuelle
&
droite
à gauche du
plan focal objet
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PHOTOGRAPHIQUE FORMENT-ILS DES IMAGES ?
réelle
&
renversée
objet à
« l’infini »
dans le plan
focal image


Une image réelle est projetable sur un écran.
Une image virtuelle ne peut être projetée sur un écran.
3. Relation de conjugaison et grandissement

La relation algébrique entre l’abscisse de l’image et l’abscisse de l’objet est appelée relation de
conjugaison.
1
1
1

 '
OA OA f


La formule du grandissement relie la position et la taille de
l’objet et de son image.
Lorsque le grandissement est négatif, l’image est inversée par
rapport à l’objet.
A' B' OA'
 

AB
OA
4. Comment l’œil et l’appareil photographique s’adaptent-ils à la position de l’objet ?

L’œil et l’appareil photographique sont constitués d’élément semblables.
 L’accommodation de l’œil, dont la est taille fixe, consiste à faire varier la vergence du système
optique en déformant le cristallin.
 La mise au point dans l’appareil photo se fait par déplacement de l’objectif, dont la vergence est
constante, par rapport au capteur.
SEQUENCE 1 : COMMENT L’ŒIL ET L’APPAREIL
PHOTOGRAPHIQUE FORMENT-ILS DES IMAGES ?
Accomodation de l’oeil
Mise au point de l’appareil photographique
Pour observer un objet « à l’infini », l’œil emmétrope (sans défaut visuel) est Pour capter nettement l’image d’un objet à l’infini, la distance entre le capteur
au repos : le cristallin n’est pas déformé par les muscles ciliaires. L’image et la lentille doit être égale à la distance focale.
A’B’ de l’objet AB se forme exactement sur la rétine.
Lorsque l’objet se rapproche, la distance entre la lentille et le capteur
Pour obtenir sur la rétine l’image d’un objet proche, l’œil doit devenir plus augmente.
convergent pour ramener l’image A’B’ sur la rétine. Cette adaptation de l’œil,
appelée accommodation, s’effectue grâce aux muscles ciliaires qui diminuent
la distance focale du cristallin en le comprimant.
Cornée
Cristallin
Rétine