QCM : Lentilles convergentes et rayons — 8 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quels éléments caractérisent une lentille mince convergente représentée par une double flèche ?

Le foyer image F’, une distance focale f’, une normale et deux axes optiques
Le centre optique O, l’axe optique Δ, le foyer objet F et le foyer image F’
L’axe optique Δ, deux foyers objets F, une surface plane et un rayon incident
Le centre optique O, deux foyers images F’, un diamètre et une normale

Le centre optique O, l’axe optique Δ, le foyer objet F et le foyer image F’

Explication

Une lentille mince convergente est décrite par son centre optique O, son axe optique Δ, son foyer objet F et son foyer image F’. La distance focale f’ est une longueur, et non un élément géométrique supplémentaire de cette représentation.

2. Quelle relation exprime la distance focale image d’une lentille convergente ?

f=FFf’ = FF’
f=OFf’ = O F
f=OFf’ = OF’
f=FOf’ = F’O

$$f’ = OF’$$

Explication

La distance focale image est la distance entre le centre optique O et le foyer image F’, ce qui s’écrit f=OFf’ = OF’. Le foyer image F’ désigne un point, tandis que ff’ désigne la longueur qui le sépare de O.

3. Quel trajet suit un rayon lumineux parallèle à l’axe optique après avoir traversé une lentille mince convergente ?

Il ressort en passant par le foyer objet F.
Il ressort en passant par le foyer image F’.
Il ressort parallèlement à l’axe optique.
Il traverse la lentille sans changer de direction.

Il ressort en passant par le foyer image F’.

Explication

Un rayon incident parallèle à l’axe optique est réfracté de manière à passer par le foyer image F’. Le trajet parallèle après la lentille correspond plutôt au rayon incident qui passe par le foyer objet F.

4. Pourquoi des rayons lumineux parallèles peuvent-ils chauffer fortement une petite zone après une lentille convergente ?

La lentille les disperse sur une surface plus étendue.
La lentille les concentre en un même point.
La lentille les transforme en rayons parallèles.
La lentille les absorbe progressivement dans son épaisseur.

La lentille les concentre en un même point.

Explication

Une lentille convergente rassemble les rayons parallèles en un seul point, où l’énergie lumineuse se concentre et peut provoquer un échauffement rapide. La dispersion sur une surface étendue réduirait au contraire la concentration d’énergie.

5. Quelle description correspond à la définition d’une lentille ?

Un solide opaque délimité par deux faces planes, destiné à bloquer la lumière
Un solide transparent délimité par deux faces, dont au moins une est courbe
Un matériau métallique formé de deux surfaces, dont une peut être polie
Un milieu gazeux entouré d’une seule face courbe, destiné à réfléchir la lumière

Un solide transparent délimité par deux faces, dont au moins une est courbe

Explication

Une lentille est un solide transparent, comme le verre ou une matière plastique, délimité par deux faces dont l’une ou plusieurs est courbe. Les autres propositions décrivent des matériaux ou des fonctions qui ne correspondent pas à cette définition.

6. À quels endroits un rayon lumineux est-il dévié par réfraction lorsqu’il traverse une lentille ?

Sur la face d’entrée puis au centre de la lentille
À l’entrée puis à la sortie de la lentille
Au foyer objet puis au foyer image
Au centre optique puis sur l’axe optique

À l’entrée puis à la sortie de la lentille

Explication

La déviation réelle du rayon résulte d’une réfraction à l’entrée de la lentille et d’une autre à sa sortie. Le modèle de lentille mince peut représenter cette action par une déviation unique, mais il s’agit d’une simplification.

7. Une lentille mince possède un bord plus fin que son centre et agrandit les caractères observés. De quel type s’agit-il ?

Une lentille divergente
Une lentille cylindrique
Une lentille convergente
Une lentille plane

Une lentille convergente

Explication

Une lentille convergente est plus épaisse au centre qu’au bord et peut grossir la taille d’un texte. Une lentille divergente présente la caractéristique opposée et réduit la taille apparente des caractères.

8. Dans le modèle d’une lentille mince convergente, quelle approximation est utilisée concernant sa partie centrale ?

Sa courbure est considérée variable
Son bord est rendu plus épais
Son épaisseur est négligée
Son diamètre est supposé réduit

Son épaisseur est négligée

Explication

Le modèle de la lentille mince convergente néglige l’épaisseur de sa partie centrale afin de simplifier l’étude optique. La variation de courbure, l’épaisseur du bord et le diamètre ne définissent pas cette approximation.

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Comment est représentée une lentille mince convergente ?

Par une double flèche.

Quels sont les éléments caractéristiques d'une lentille mince convergente ?

Le centre optique O, l'axe optique Δ, le foyer objet F et le foyer image F'.

Qu'appelle-t-on distance focale d'une lentille ?

La distance entre le centre optique O et le foyer image F'.

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