Fiche de révision : Lentilles minces convergentes

📋 Plan du Cours

1. Propriétés des lentilles convergentes
2. Centre optique et foyers
3. Construction de l’image
4. Nature et orientation de l’image
5. Grandissement et conjugaison
6. Mise au point et applications

📖 1. Propriétés des lentilles convergentes

🔑 Notions clés & Définitions

• Lentille mince convergente : Bloc transparent de verre ou de plastique plus épais au centre que sur les bords.
• Centre optique : Point auquel se réduit la partie centrale d’une lentille lorsqu’elle est suffisamment mince.

💡 Astuce mémo

Convergente : épaisse au centre ; divergente : mince au centre.

📖 2. Centre optique et foyers

★ À maîtriser

• Une lentille mince convergente est caractérisée par son centre optique O, son foyer objet F et son foyer image F’.

📌 Un rayon incident passant par le centre optique O n’est pas dévié.

📌 Un rayon incident passant par le foyer objet F émerge parallèlement à l’axe optique, tandis qu’un rayon incident parallèle à l’axe émerge en passant par le foyer image F’.

📐 Formule — La distance focale image d’une lentille convergente vérifie $f’ = OF’$.

📐 Formule — La vergence d’une lentille vérifie $C = \frac{1}{OF’}$ et s’exprime en dioptries, de symbole δ.

Compléments

• Les foyers F et F’ sont symétriques par rapport au centre O, de sorte que $OF = OF’$.

💡 Astuce mémo

Centre O, foyer objet F, foyer image F’.

📖 3. Construction de l’image

★ À maîtriser

• Pour construire l’image A’B’, on trace depuis B le rayon passant par O, le rayon parallèle à l’axe qui ressort par F’, puis le rayon passant par F qui ressort parallèlement à l’axe ; B’ est à l’intersection des rayons émergents ou de leurs prolongements.

• Lorsque la distance entre l’objet et la lentille est supérieure à la distance focale f’, l’image produite par une lentille convergente est réelle.

Compléments

📌 Si A est sur l’axe optique, son image A’ est aussi sur l’axe optique, et si A est à l’aplomb de B, A’ est à l’aplomb de B’.

💡 Astuce mémo

O-P-F : rayon par O, parallèle, puis par F.

📖 4. Nature et orientation de l’image

🔑 Notions clés & Définitions

• Image réelle : Obtenue par le croisement direct des rayons émergents et pouvant être visualisée sur un écran placé à droite de la lentille.
• Image virtuelle : Une image virtuelle est obtenue par le croisement des prolongements des rayons, se situe à gauche de la lentille du même côté que l’objet et ne peut pas être visualisée sur un écran.

★ À maîtriser

📌 Une image droite est dans le même sens que l’objet, tandis qu’une image renversée est dans le sens inverse de l’objet.

Compléments

• Pour une image réelle formée par une lentille convergente, l’image est renversée ; elle devient plus petite lorsque l’objet s’éloigne de la lentille et plus grande lorsque l’objet s’en rapproche.

💡 Astuce mémo

Réelle à droite sur écran ; virtuelle à gauche sans écran.

📖 5. Grandissement et conjugaison

📝 Points essentiels

📐 Formule — Le grandissement vérifie $\gamma = \frac{A’B’}{AB} = \frac{OA’}{OA} = \frac{OB’}{OB}$.

📌 Avec les conventions algébriques indiquées, OA < 0, OA’ > 0, AB > 0 et A’B’ < 0 pour un objet réel et une image réelle renversée.

📌 Si |γ| > 1, l’image est agrandie ; si |γ| < 1, elle est rétrécie ; si γ > 0, elle est droite ; si γ < 0, elle est renversée.

📐 Formule — La relation de conjugaison de Descartes relie les positions de l’objet et de l’image par $\frac{1}{OA’} - \frac{1}{OA} = \frac{1}{OF’}$.

💡 Astuce mémo

Position de l’objet → position et taille de l’image.

📖 6. Mise au point et applications

★ À maîtriser

• Pour réaliser une mise au point, on peut modifier la distance focale de la lentille convergente ou modifier la distance entre l’objet et la lentille ou entre la lentille et l’écran.

• L’image d’un objet situé à l’infini se situe au foyer principal image F’ de la lentille.

Compléments

• Dans l’activité expérimentale, le matériel comprend un banc d’optique, un objet-source, un écran et une lentille convergente de vergence 8 δ.

💡 Astuce mémo

Modifier la focale ou les distances → image nette sur l’écran.

📊 Tableaux de synthèse

Effet du signe et de la valeur du grandissement