Fiche de révision : Lentilles convergentes et images

📋 Plan du Cours

1. Modèle de la lentille convergente
2. Éléments et foyers de la lentille
3. Rayons particuliers et convergence
4. Distance focale et convergence
5. Construction graphique de l’image
6. Caractéristiques et grandissement
7. Applications photographiques et projection

📖 1. Modèle de la lentille convergente

🔑 Notions clés & Définitions

• Lentille : Objet transparent en verre ou en plastique capable de réfracter la lumière.

📝 Points essentiels

• Les lentilles minces convergentes peuvent concentrer la lumière sur une surface et former une image sur un écran ou sur un capteur CCD.

📖 2. Éléments et foyers de la lentille

🔑 Notions clés & Définitions

• Centre optique : Point par lequel tout rayon lumineux passe sans être dévié.
• Foyer image : Point où converge un faisceau de lumière parallèle à l’axe optique de la lentille.
• Axe optique : L’axe optique est la droite orientée dans le sens de propagation de la lumière, passant par le centre O de la lentille et perpendiculaire à celle-ci.
• Distance focale image : Distance OF’.
• Foyer objet : Symétrique du foyer image F’ par rapport à la lentille.

📖 3. Rayons particuliers et convergence

★ À maîtriser

• Les trois rayons particuliers suivent ces trajets :
  • Un rayon passant par O n’est pas dévié
  • Un rayon passant par F ressort parallèlement à l’axe optique
  • Un rayon parallèle à l’axe ressort en passant par F’

Compléments

• Une lentille convergente dévie la plupart des rayons lumineux en direction de l’axe optique et les fait converger.

💡 Astuce mémo

Par O sans déviation ; par F, parallèle ; parallèle à l’axe, par F’.

📖 4. Distance focale et convergence

★ À maîtriser

📌 En général, plus une lentille est bombée, plus elle dévie la lumière.

Compléments

• La lentille L1 a une distance focale OF’ de 1,9 cm, tandis que celle de L2 est de 1,2 cm.

💡 Astuce mémo

Lentille plus bombée → lumière davantage déviée.

📖 5. Construction graphique de l’image

📝 Points essentiels

• La position de l’image se détermine en traçant depuis un même point de l’objet des rayons particuliers dont les trajets sont connus et en repérant leur intersection.

📖 6. Caractéristiques et grandissement

🔑 Notions clés & Définitions

• Image réelle : Une image réelle est située à l’endroit où un écran doit être placé par rapport au centre optique pour qu’elle soit parfaitement nette.

★ À maîtriser

📌 Une image est renversée lorsque son sens est contraire à celui de l’objet, et droite lorsqu’elle est dans le même sens que l’objet.

📐 Formule - Le grandissement est le rapport de la taille de l’image à celle de l’objet : $\gamma = \frac{A’B’}{AB} = \frac{OA’}{OA}$.

Compléments

• La distance de l’image réelle au centre optique correspond à OA’ et se mesure en tenant compte de l’échelle du schéma.

• La taille de l’image se mesure par la longueur A’B’ et varie selon la position de l’objet par rapport à la lentille et la distance focale.

📌 Si l’image est plus petite que l’objet, le grandissement est inférieur à 1 ; si elle est plus grande, le grandissement est supérieur à 1.

• La relation du grandissement peut être retrouvée par le théorème de Thalès dans une configuration dite du papillon.

📖 7. Applications photographiques et projection

📝 Points essentiels

• Dans l’exercice de photographie, la lentille a une distance focale de 3,0 cm, l’objet mesure 6,0 cm et se trouve à 18 cm de l’appareil.

• Dans l’exercice du projecteur, la diapositive mesure 24 mm de haut sur 36 mm de large, se trouve à 8,0 cm de la lentille et son image nette est formée sur un écran situé à 5,0 m.

📐 Formule - Pour l’exercice du projecteur, le grandissement calculé à partir des distances à la lentille vaut $\gamma = \frac{500}{8} = 62{,}5$.

💡 Astuce mémo

Photo : image sur pellicule ; projecteur : image agrandie sur écran.