QCM : Lentilles minces convergentes — 11 questions

Questions et réponses du QCM

1. Concernant la modélisation par lentille mince, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

La relation de conjugaison utilise des distances positives non orientées.
Une lentille mince permet de relier les positions d’un objet réel et de son image.
Le modèle de lentille mince est un modèle optique utilisé pour obtenir l’image d’un objet réel.
La relation de conjugaison est formulée avec les mesures algébriques OA‾\overline{OA} et OA′‾\overline{OA'}.
La relation de conjugaison d’une lentille convergente s’écrit 1OA′‾−1OA‾=1OF′‾\frac{1}{\overline{OA'}}-\frac{1}{\overline{OA}}=\frac{1}{\overline{OF'}}.

Une lentille mince permet de relier les positions d’un objet réel et de son image. · Le modèle de lentille mince est un modèle optique utilisé pour obtenir l’image d’un objet réel. · La relation de conjugaison est formulée avec les mesures algébriques $$\overline{OA}$$ et $$\overline{OA'}$$. · La relation de conjugaison d’une lentille convergente s’écrit $$\frac{1}{\overline{OA'}}-\frac{1}{\overline{OA}}=\frac{1}{\overline{OF'}}$$.

Explication

Une lentille mince est un modèle reliant les positions d’un objet réel et de son image. Pour une lentille convergente, la conjugaison s’écrit avec les mesures algébriques orientées 1OA′‾−1OA‾=1OF′‾\frac{1}{\overline{OA'}}-\frac{1}{\overline{OA}}=\frac{1}{\overline{OF'}}, et non avec des distances positives non orientées.

2. Pour produire l’image réelle d’un objet plan réel, quels éléments du dispositif sont requis ?

Un écran est prévu pour recueillir l’image réelle formée par la lentille.
Le montage expérimental repose sur un banc d’optique portant les différents éléments.
Une lanterne, un objet transparent et une lentille divergente sont nécessaires.
L’objet utilisé dans le dispositif est un objet transparent éclairé par une lanterne.
Le dispositif comprend une lanterne, un objet transparent, une lentille convergente, un écran et un banc d’optique.

Un écran est prévu pour recueillir l’image réelle formée par la lentille. · Le montage expérimental repose sur un banc d’optique portant les différents éléments. · L’objet utilisé dans le dispositif est un objet transparent éclairé par une lanterne. · Le dispositif comprend une lanterne, un objet transparent, une lentille convergente, un écran et un banc d’optique.

Explication

La production d’une image réelle d’un objet plan réel nécessite l’ensemble du dispositif comprenant une lanterne, un objet transparent, une lentille convergente, un écran et un banc d’optique. Une lentille divergente ne correspond pas au dispositif décrit.

3. Parmi les propositions suivantes concernant les types de lentilles et le centre optique, la(les)quelle(s) est(sont) exacte(s) ?

Une lentille divergente dévie les rayons vers l’axe optique.
Une lentille convergente dévie les rayons en s’écartant de l’axe optique.
Une lentille divergente dévie les rayons en les écartant de l’axe optique.
Un rayon passant par le centre optique O n’est pas dévié.
Un rayon passant par le centre optique O ressort en passant par un foyer.

Une lentille divergente dévie les rayons en les écartant de l’axe optique. · Un rayon passant par le centre optique O n’est pas dévié.

Explication

Une lentille convergente dévie les rayons vers l’axe optique, tandis qu’une lentille divergente les en écarte. Le centre optique O laisse passer un rayon sans déviation, contrairement au foyer qui intervient dans les règles de construction des rayons.

4. À propos du centre optique et de la déviation des rayons, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

Une lentille convergente dévie les rayons vers l’axe optique.
Le centre optique O est le point de la lentille traversé sans déviation.
Le centre optique O correspond à un point situé sur l’axe optique de la lentille.
Un rayon passant par O est dévié comme un rayon passant par un foyer.
Une lentille divergente dévie les rayons vers l’axe optique.

Une lentille convergente dévie les rayons vers l’axe optique. · Le centre optique O est le point de la lentille traversé sans déviation. · Le centre optique O correspond à un point situé sur l’axe optique de la lentille.

Explication

Le centre optique O est traversé par des rayons non déviés. La lentille convergente dévie les rayons vers l’axe, alors que la lentille divergente les en écarte ; le foyer n’est pas le point caractérisant le rayon non dévié.

5. Concernant les foyers d’une lentille, quelles sont les réponses exactes au sujet de leurs rôles et de leur distance ?

Un rayon issu du foyer objet F ressort parallèlement à l’axe optique.
Le foyer objet est noté F’, tandis que le foyer image est noté F.
Un rayon arrivant parallèlement à l’axe émerge en passant par le foyer image F’.
La distance focale vérifie OF′=−OFOF'=-OF.
Un rayon incident parallèle à l’axe ressort en passant par le foyer objet F.

Un rayon issu du foyer objet F ressort parallèlement à l’axe optique. · Un rayon arrivant parallèlement à l’axe émerge en passant par le foyer image F’. · La distance focale vérifie $$OF'=-OF$$.

Explication

Le foyer objet est F et le foyer image est F’. La distance focale vérifie OF′=−OFOF'=-OF, tandis que le rayon issu de F ressort parallèlement à l’axe et qu’un rayon incident parallèle passe par F’.

6. Les règles de construction des rayons et les notations usuelles des lentilles comprennent :

Un rayon incident parallèle à l’axe émerge en passant par le foyer objet F.
La notation Δ désigne la lentille dans le schéma optique.
La notation A’B’ désigne l’image formée par la lentille.
Un rayon issu du foyer objet F ressort parallèlement à l’axe optique.
Un rayon arrivant parallèlement à l’axe émerge en passant par le foyer image F’.

La notation A’B’ désigne l’image formée par la lentille. · Un rayon issu du foyer objet F ressort parallèlement à l’axe optique. · Un rayon arrivant parallèlement à l’axe émerge en passant par le foyer image F’.

Explication

Un rayon issu du foyer objet F devient parallèle à l’axe optique après la lentille. Réciproquement, un rayon incident parallèle à l’axe passe par le foyer image F’, et non par F ; les notations AB, A’B’, L et Δ désignent respectivement l’objet, l’image, la lentille et l’axe.

7. Concernant la formation et la mise au point des images, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

La netteté est obtenue lorsque le contour observé devient suffisamment saillant.
Une plage de positions peut conduire à juger une image nette.
La formation d’une image nette supprime toute incertitude sur sa position.
Une image nette présente un contour suffisamment saillant et bien défini.
La mise au point consiste à maintenir les éléments fixes pendant l’observation.

La netteté est obtenue lorsque le contour observé devient suffisamment saillant. · Une plage de positions peut conduire à juger une image nette. · Une image nette présente un contour suffisamment saillant et bien défini.

Explication

La mise au point consiste à déplacer les éléments jusqu’à obtenir un contour suffisamment saillant et bien défini. La netteté peut cependant être jugée sur une plage de positions, ce qui introduit une incertitude sur la position de l’image.

8. Parmi les propositions suivantes concernant la mesure par autocollimation, la(les)quelle(s) est(sont) exacte(s) ?

La distance focale image est obtenue par f′=2OAf'=2OA.
La mise au point porte sur l’image de la lanterne.
La distance OAOA correspond à deux fois la distance focale image.
La lentille utilisée pour cette mesure est divergente.
Un miroir plan est placé derrière la lentille convergente.

La mise au point porte sur l’image de la lanterne. · La distance $$OA$$ correspond à deux fois la distance focale image. · Un miroir plan est placé derrière la lentille convergente.

Explication

Le protocole d’autocollimation place un miroir plan derrière la lentille et utilise la mise au point de l’image de la lanterne. La relation correcte est 2f′=OA2f'=OA, donc f′=OA2f'=\frac{OA}{2} ; l’expression f′=2OAf'=2OA est inversée.

9. Concernant la relation de conjugaison expérimentale, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

La représentation linéarisée utilise 1/OA1/OA et 1/OA′1/OA'.
La focométrie mesure les positions de l’objet et de l’image.
La relation peut s’écrire 1OA′=f(1OA)\frac{1}{OA'}=f\left(\frac{1}{OA}\right).
La relation relie directement les tailles algébriques de l’objet et de l’image.
Le graphe de OA′OA' en fonction de OAOA est linéaire.

La représentation linéarisée utilise $$1/OA$$ et $$1/OA'$$. · La relation peut s’écrire $$\frac{1}{OA'}=f\left(\frac{1}{OA}\right)$$.

Explication

La relation expérimentale s’écrit 1OA′=f(1OA)\frac{1}{OA'}=f\left(\frac{1}{OA}\right). Sa représentation linéarisée utilise 1/OA1/OA et 1/OA′1/OA' ; le graphe de OA′OA' en fonction de OAOA n’est pas linéaire.

10. Concernant le grandissement et la construction graphique, quelle(s) est(sont) la(les) proposition(s) exacte(s) ?

Une valeur positive de γ\gamma indique une image droite.
Le grandissement compare les positions OA′OA' et OAOA.
La relation est γ=A′B′AB\gamma=\frac{A'B'}{AB}.
Une valeur négative de γ\gamma indique une image renversée.
Le grandissement compare les tailles algébriques de l’image et de l’objet.

La relation est $$\gamma=\frac{A'B'}{AB}$$. · Le grandissement compare les tailles algébriques de l’image et de l’objet.

Explication

Le grandissement est le rapport de la taille algébrique de l’image à celle de l’objet, soit γ=A′B′AB\gamma=\frac{A'B'}{AB}. La relation de conjugaison compare les positions OA′OA' et OAOA ; elle ne définit donc pas le grandissement.

11. Pour OA=−4 cmOA=-4\,\text{cm}, AB=+2 cmAB=+2\,\text{cm}, OF=−1,8 cmOF=-1,8\,\text{cm}, OA′=+1,7 cmOA'=+1,7\,\text{cm} et A′B′=−1,7 cmA'B'=-1,7\,\text{cm}, cochez les réponses exactes :

Le signe négatif du grandissement indique une image renversée.
Le grandissement vaut γ=−0,85\gamma=-0,85.
Le rapport de grandissement est calculé par OA′OA\frac{OA'}{OA}.
La distance focale image vaut OF′=+1,8 cmOF'=+1,8\,\text{cm}.
L’image est droite par rapport à l’objet.

Le signe négatif du grandissement indique une image renversée. · Le grandissement vaut $$\gamma=-0,85$$. · La distance focale image vaut $$OF'=+1,8\,\text{cm}$$.

Explication

Avec les valeurs fournies, on obtient OF′=+1,8 cmOF'=+1,8\,\text{cm} et γ=−1,7+2,0=−0,85\gamma=\frac{-1,7}{+2,0}=-0,85. Un grandissement négatif correspond à une image renversée, tandis qu’un grandissement positif correspond à une image droite.

Révisez avec les flashcards

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Qu'est-ce qu'une lentille mince en optique ?

Un modèle optique pour obtenir l'image d'un objet réel selon leurs positions.

Quelle est la relation de conjugaison pour une lentille mince convergente ?

1OA′‾−1OA‾=1OF′‾\frac{1}{\overline{OA'}}-\frac{1}{\overline{OA}}=\frac{1}{\overline{OF'}}

Quels éléments sont nécessaires pour produire une image réelle d'un objet plan réel ?

Une lanterne, un objet transparent, une lentille convergente, un écran et un banc d'optique.

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