Fiche de révision : Images par une lentille convergente

📋 Plan du Cours

1. Types et propriétés des lentilles
2. Repérage et caractéristiques optiques
3. Rayons de construction graphique
4. Relations de conjugaison et grandissement
5. Formation et nature des images
6. Mesure de la distance focale

📖 1. Types et propriétés des lentilles

🔑 Notions clés & Définitions

• Lentille : Objet transparent capable de réfracter la lumière en déviant les rayons lumineux issus d’une source lumineuse.

📝 Points essentiels

📌 Une lentille convergente a un centre plus épais que ses bords, fait converger les rayons lumineux et agrandit un texte observé à travers elle, tandis qu’une lentille divergente a des bords plus épais que son centre, fait diverger les rayons et rétrécit le texte.

💡 Astuce mémo

La convergente épaissit le centre et rassemble les rayons ; la divergente épaissit les bords et les écarte.

📖 2. Repérage et caractéristiques optiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Foyer image : Point où se coupent les rayons lumineux incidents parallèles entre eux et à l’axe optique après leur traversée d’une lentille convergente.
• Distance focale : Distance entre son centre optique O et son foyer image F′.
• Axe optique : Axe de symétrie de la lentille, perpendiculaire à celle-ci et orienté dans le sens de propagation de la lumière, de gauche à droite.
• Centre optique : Point où l’axe optique coupe la lentille.

★ À maîtriser

📐 Formule - La vergence C d’une lentille est donnée par $C=\frac{1}{f'}$, avec f′ exprimée en mètres et C en dioptries.

Compléments

• Le foyer objet F est le point de l’axe optique symétrique du foyer image F′ par rapport au centre optique O.

📖 3. Rayons de construction graphique

📝 Points essentiels

📌 Pour construire l’image à travers une lentille convergente, un rayon passant par O n’est pas dévié, un rayon incident parallèle à l’axe optique émerge en passant par F′ et un rayon passant par F émerge parallèlement à l’axe optique.

📖 4. Relations de conjugaison et grandissement

★ À maîtriser

📐 Formule - La relation de conjugaison d’une lentille mince convergente relie la position de l’objet OA, la position de l’image OA′ et la distance focale OF′ selon $\frac{1}{OA'}-\frac{1}{OA}=\frac{1}{OF'}$.

📐 Formule - Le grandissement est donné par $\gamma=\frac{A'B'}{AB}=\frac{OA'}{OA}$.

📌 Si le grandissement γ est positif, l’image est droite ; si γ est négatif, l’image est renversée.

Compléments

📌 Si la valeur absolue du grandissement est supérieure à 1, l’image est plus grande que l’objet ; si elle est inférieure à 1, l’image est plus petite que l’objet.

📖 5. Formation et nature des images

🔑 Notions clés & Définitions

• Image réelle : Peut être recueillie sur un écran.
• Image virtuelle : Ne peut pas être recueillie sur un écran ; elle peut être observée en regardant à travers la lentille.

📝 Points essentiels

📌 Pour un objet placé entre le foyer objet F et le centre optique O, avec |OA| inférieur à f, l’image observée à travers la lentille est virtuelle et ne peut pas être formée sur un écran.

• Lors de l’autocollimation, l’image se forme dans le plan de l’objet et elle est renversée et de même taille que celui-ci.

💡 Astuce mémo

Image réelle : recueillie sur un écran ; image virtuelle : non recueillie sur un écran.

📖 6. Mesure de la distance focale

★ À maîtriser

• 🔄 La mesure par autocollimation se déroule ainsi :
  1. Accoler un miroir plan à la lentille convergente
  2. Déplacer l’ensemble lentille-miroir jusqu’à ce que l’image se forme dans le plan de l’objet
  3. Mesurer la distance entre l’objet et la lentille, égale à la distance focale f

Compléments

• Lors de l’autocollimation, le grandissement de l’image est γ = −1, car elle est renversée et de même taille que l’objet.

• Pour vérifier expérimentalement une image réelle, on place un objet lumineux devant la lentille convergente, puis on déplace l’écran jusqu’à obtenir une image nette et on mesure la distance lentille-image et la hauteur de l’image.

💡 Astuce mémo

Autocollimation : lentille et miroir accolés → image dans le plan de l’objet → distance objet-lentille égale à f.