Fiche de révision : Lentilles minces convergentes

📋 Plan du Cours

1. Modèle de la lentille convergente
2. Points et distance focale
3. Construction graphique de l’image
4. Grandeurs algébriques et signes
5. Conjugaison, grandissement et image

📖 1. Modèle de la lentille convergente

🔑 Notions clés & Définitions

• Lentille convergente : Bloc de matière transparente et homogène, à bords minces et centre épais, capable de réfracter la lumière.
• Axe optique : Axe de symétrie d’une lentille convergente qui passe par son centre optique O.

💡 Astuce mémo

Bords minces, centre épais : la lentille convergente rassemble les rayons.

📖 2. Points et distance focale

★ À maîtriser

• Une lentille convergente focalise tous les rayons parallèles à l’axe optique en un point appelé foyer image F’.

• Une lentille mince convergente est caractérisée par:

  • son centre optique O
  • son foyer objet F
  • son foyer image F’

📐 Formule — La distance focale est donnée par $f' = \overline{OF'}$ ; plus F’ est proche de O, plus la lentille est convergente.

Compléments

📌 Les foyers objet F et image F’ sont symétriques par rapport au centre optique O.

💡 Astuce mémo

Les foyers F et F’ se font face de part et d’autre du centre O.

📖 3. Construction graphique de l’image

🔑 Notions clés & Définitions

• Objet et image : En optique, l’objet AB et son image A’B’ sont modélisés par des segments fléchés perpendiculaires à l’axe optique de la lentille.

★ À maîtriser

• Pour construire l’image B’ de B, on trace deux des trois rayons particuliers, puis on place B’ à l’intersection des rayons émergents et on projette orthogonalement B’ sur l’axe optique pour obtenir A’.

• Un rayon issu de B et passant par le centre optique O n’est pas dévié par la lentille.

• Un rayon issu de B parallèle à l’axe optique émerge en passant par le foyer image F’.

Compléments

• Un rayon issu de B passant par le foyer objet F émerge parallèlement à l’axe optique.

💡 Astuce mémo

O ne dévie pas, parallèle va vers F’, F ressort parallèle.

📖 4. Grandeurs algébriques et signes

🔑 Notions clés & Définitions

• Mesure algébrique : Longueur du segment et position de son extrémité selon l’orientation de l’axe choisi.

★ À maîtriser

📌 L’axe Ox est orienté dans le sens de propagation de la lumière, tandis que l’axe Oy est orienté arbitrairement, souvent vers le haut.

Compléments

• Avec les orientations usuelles, la position de l’image vérifie généralement $\overline{OA'} > 0$ et la position de l’objet $\overline{OA} < 0$.

💡 Astuce mémo

Axe Ox dans le sens de la lumière, axe Oy orienté arbitrairement.

📖 5. Conjugaison, grandissement et image

📝 Points essentiels

📐 Formule — La relation de conjugaison entre la position de l’objet, la position de l’image et la distance focale est $\frac{1}{\overline{OA'}} = \frac{1}{\overline{OA}} + \frac{1}{f'}$.

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

• Une image est droite si $\gamma > 0$ et renversée si $\gamma < 0$.

• Une image est plus grande que l’objet si $|\gamma| > 1$ et plus petite si $|\gamma| < 1$.

• Une image réelle vérifie $\overline{OA'} > 0$ et peut être vue sur un écran, tandis qu’une image virtuelle vérifie $\overline{OA'} < 0$ et ne peut pas être vue sur un écran.

💡 Astuce mémo

Position de l’objet et focale → position, taille et orientation de l’image.

📊 Tableaux de synthèse

Caractéristiques des images