Loupe, appareil photo, vidéoprojecteur… et notre propre œil : tous utilisent des lentilles convergentes pour former des images. Savoir construire ces images permet de comprendre comment nous voyons.
Objectifs
- Reconnaître une lentille convergente et définir ses foyers et sa distance focale
- Tracer la marche des rayons particuliers
- Construire l’image réelle d’un objet et déterminer ses caractéristiques
- Calculer un grandissement
- Décrire le modèle de l’œil réduit
1. La lentille mince convergente
- Une lentille convergente est plus épaisse au centre qu’au bord ; elle fait converger un faisceau de rayons parallèles.
- O : centre optique ; l’axe optique est la droite perpendiculaire à la lentille passant par O.
- F’ : foyer image, point où convergent les rayons arrivant parallèlement à l’axe optique.
- F : foyer objet, symétrique de F’ par rapport à O.
- Distance focale : f’ = OF’, en mètres (souvent donnée en cm).
2. Les trois rayons particuliers
- Un rayon passant par le centre optique O n’est pas dévié.
- Un rayon incident parallèle à l’axe optique émerge en passant par le foyer image F’.
- Un rayon incident passant par le foyer objet F émerge parallèlement à l’axe optique.
Pour construire l’image A’B’ d’un objet AB perpendiculaire à l’axe (A sur l’axe), on trace deux rayons particuliers issus de B : leur intersection donne B’. A’ est le projeté de B’ sur l’axe optique.
3. Image réelle et grandissement
Lorsque l’objet est placé avant le foyer objet F (plus loin de la lentille que F), l’image est réelle : elle se forme après la lentille et peut être observée sur un écran. Elle est renversée.
γ = A’B’ / AB = OA’ / OA
| Valeur de γ | Image |
|---|---|
| γ < 0 | renversée |
| γ > 0 | droite (même sens que l’objet) |
| |γ| > 1 | plus grande que l’objet |
| |γ| < 1 | plus petite que l’objet |
Objet à 20 cm d’une lentille de distance focale 10 cm
- On construit l’image : elle se forme à OA’ = +20 cm (mesure sur le schéma).
- γ = OA’ / OA = 20 / (−20) = −1.
Image réelle, renversée, de même taille que l’objet.
4. Le modèle de l’œil réduit
| Œil réel | Modèle de l’œil réduit |
|---|---|
| Cristallin (et milieux transparents) | Lentille mince convergente |
| Iris (pupille) | Diaphragme |
| Rétine | Écran |
Pour voir net, l’image doit se former sur la rétine. La distance cristallin–rétine étant fixe, l’œil accommode : le cristallin se bombe pour voir un objet proche (sa distance focale diminue).
À retenir
- Foyers F et F’ symétriques par rapport à O ; f’ = OF’.
- Rayons particuliers : par O non dévié ; parallèle à l’axe → passe par F’ ; par F → ressort parallèle.
- Objet avant F : image réelle et renversée.
- γ = A’B’ / AB = OA’ / OA ; γ < 0 : image renversée.
- Œil réduit : diaphragme (iris), lentille (cristallin), écran (rétine).
Et maintenant, à toi !
Vérifie que tu as compris avec les exercices, puis révise avec la fiche.