Fiche de révision : Lentilles minces convergentes

📋 Plan du Cours

1. Propriétés des lentilles convergentes
2. Foyers et rayons remarquables
3. Relations optiques fondamentales
4. Grandissement et nature des images
5. Construction graphique de l'image
6. Méthodes expérimentales et exercices

📖 1. Propriétés des lentilles convergentes

🔑 Notions clés & Définitions

• Lentille mince convergente : Fait converger un faisceau de rayons lumineux vers un point F' situé à droite de la lentille.

📝 Points essentiels

📌 L'orientation positive d'un rayon est dirigée vers la droite et celle d'un objet AB est orientée de bas en haut, au-dessus de l'axe optique.

📌 Dans la modélisation de l'œil réduit, l'œil est représenté par une lentille convergente de distance focale variable, un diaphragme et un écran dont la distance à la lentille est fixe.

📖 2. Foyers et rayons remarquables

📝 Points essentiels

• Le centre optique O, le foyer objet F et le foyer image F' sont les points de référence d'une lentille mince convergente.

• Les rayons qui passent par le centre optique O ne sont pas déviés.

• Les rayons qui arrivent parallèlement à l'axe optique émergent en passant par le foyer image F'.

• Les rayons qui passent par le foyer objet F émergent parallèlement à l'axe optique.

💡 Astuce mémo

Centre optique non dévié → rayon parallèle vers F' → rayon passant par F parallèle à la sortie

📖 3. Relations optiques fondamentales

★ À maîtriser

📐 Formule — La distance focale image vérifie $f' = OF'.$

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

📐 Formule — La relation de conjugaison d'une lentille mince convergente est $\frac{1}{f'} = \frac{1}{OF'} = \frac{1}{OA'} - \frac{1}{OA}.$

Compléments

• Les grandeurs OA, OA', AB et A'B' peuvent être exprimées en millimètres ou en centimètres, tandis que l'unité internationale est le mètre.

📖 4. Grandissement et nature des images

🔑 Notions clés & Définitions

• Image réelle : Se forme à droite de la lentille et peut être projetée sur un écran, car elle provient de rayons réels.
• Image virtuelle : Se forme à gauche de la lentille et ne peut pas être projetée sur un écran, car elle résulte de la prolongation virtuelle de rayons réels.

📝 Points essentiels

📌 Un grandissement négatif indique une image renversée, tandis qu'un grandissement positif indique une image droite.

• Lorsque la valeur absolue du grandissement est supérieure à 1, l'image est plus grande que l'objet.

💡 Astuce mémo

Image réelle à droite et projetable ; image virtuelle à gauche et non projetable

📖 5. Construction graphique de l'image

★ À maîtriser

• Pour construire l'image A'B', on trace au minimum deux rayons issus du point B, on repère leur intersection en B', puis on place A' sur l'axe optique à la verticale de B'.

📌 Pour construire un rayon remarquable, on peut faire passer un rayon issu de B par O sans le dévier, ou le faire passer par F pour qu'il émerge parallèlement à l'axe, ou le faire arriver parallèlement à l'axe pour qu'il passe par F'.

Compléments

• Dans la situation où les rayons émergents ne se croisent pas, leurs prolongements virtuels vers la gauche de la lentille se coupent en B', puis A' est placé sur l'axe optique à la verticale de B'.

💡 Astuce mémo

Tracer deux rayons issus de B → repérer B' à leur intersection → placer A' sur l'axe

📖 6. Méthodes expérimentales et exercices

📝 Points essentiels

• La méthode de Silbermann est une méthode expérimentale de détermination de la distance focale d'une lentille optique convergente.

📊 Tableaux de synthèse

Rayons remarquables