QCM : Lentilles minces convergentes (11 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quelle est la fonction principale d’une lentille optique ?

Produire de la lumière grâce à un matériau opaque et réfléchissant
Absorber la lumière grâce à un matériau métallique et conducteur
Mesurer la lumière grâce à un dispositif gradué et mobile
Dévier la lumière grâce à un matériau transparent et homogène

Dévier la lumière grâce à un matériau transparent et homogène

Explication

Une lentille optique est un objet transparent et homogène qui dévie la lumière. Un matériau opaque et réfléchissant correspond plutôt à un miroir qu’à une lentille.

2. Quels points caractérisent une lentille mince convergente sur son axe optique ?

Le centre optique O, le rayon incident et le rayon réfléchi
Le foyer objet F, le foyer image F’ et le diamètre de la monture
Le centre optique O, le foyer objet F et le foyer image F’
Le sommet S, le centre de courbure C et le foyer image F’

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

Explication

L’axe optique d’une lentille mince convergente est repéré par le centre optique O et les deux foyers principaux F et F’. Les autres ensembles proposés mélangent des éléments d’autres systèmes optiques ou des grandeurs non indiquées.

3. Que représente la distance focale f’f’ d’une lentille convergente ?

La puissance optique de la lentille, exprimée en dioptrie
La hauteur de l’image formée, exprimée en mètre
La distance entre le centre optique et chacun des foyers, exprimée en mètre
La distance entre les deux foyers, exprimée en dioptrie

La distance entre le centre optique et chacun des foyers, exprimée en mètre

Explication

La distance focale est la distance séparant le centre optique de chacun des foyers et s’exprime en mètre. La vergence est la grandeur exprimée en dioptrie, ce qui permet de distinguer ces deux notions.

4. Une lentille convergente a une distance focale de 0,25 m0{,}25\,\mathrm{m}. Quelle est sa vergence ?

4 dioptries4\,\mathrm{dioptries}
−0,25 dioptrie-0{,}25\,\mathrm{dioptrie}
−4 dioptries-4\,\mathrm{dioptries}
0,25 dioptrie0{,}25\,\mathrm{dioptrie}

$$4\,\mathrm{dioptries}$$

Explication

La vergence se calcule avec C=1f’C=\frac{1}{f’}, donc C=10,25=4 dioptriesC=\frac{1}{0{,}25}=4\,\mathrm{dioptries}. La valeur négative correspondrait à une autre convention de lentille, tandis que l’inversion directe de la distance focale donne une mauvaise unité et une mauvaise valeur.

5. Comment peut-on déterminer graphiquement la position, le sens et la taille de l’image d’un objet à travers une lentille ?

En repérant uniquement le centre optique sur l’axe principal
En comparant la luminosité de l’objet avant et après la lentille
En mesurant uniquement la distance entre l’objet et la lentille
En utilisant les trois rayons caractéristiques de la lentille

En utilisant les trois rayons caractéristiques de la lentille

Explication

La construction graphique de l’image s’appuie sur les trois rayons caractéristiques de la lentille. Une simple mesure de distance ou l’étude de la luminosité ne fournit pas les trois informations demandées sur l’image.

6. Quelle grandeur la relation de conjugaison permet-elle de déterminer principalement ?

La vergence de la lentille à partir de sa seule épaisseur
La position de l’image à partir de la position de l’objet et de la lentille
La comparaison des tailles et des orientations de l’objet et de l’image
La couleur de l’image à partir de la distance focale

La position de l’image à partir de la position de l’objet et de la lentille

Explication

La relation 1OA’−1OA=1f’\frac{1}{OA’}-\frac{1}{OA}=\frac{1}{f’} relie les positions de l’objet et de l’image à la distance focale, ce qui permet de trouver la position de l’image. Le grandissement sert plutôt à comparer les dimensions et l’orientation.

7. Quelle expression donne le grandissement d’une lentille mince ?

γ=ABA’B’=OAOA’\gamma=\frac{AB}{A’B’}=\frac{OA}{OA’}
γ=A’B’AB=OA’OA\gamma=\frac{A’B’}{AB}=\frac{OA’}{OA}
γ=1OA’−1OA=1f’\gamma=\frac{1}{OA’}-\frac{1}{OA}=\frac{1}{f’}
γ=OA’+OA+f’\gamma=OA’+OA+f’

$$\gamma=\frac{A’B’}{AB}=\frac{OA’}{OA}$$

Explication

Le grandissement est le rapport orienté des dimensions de l’image et de l’objet, soit γ=A’B’AB=OA’OA\gamma=\frac{A’B’}{AB}=\frac{OA’}{OA}. La relation comportant les inverses des distances est la relation de conjugaison et détermine la position de l’image.

8. Que signifie un grandissement égal à −2-2 pour une image formée par une lentille ?

L’image est deux fois plus petite et droite.
L’image est deux fois plus grande et droite.
L’image est deux fois plus grande et renversée.
L’image est deux fois plus petite et renversée.

L’image est deux fois plus grande et renversée.

Explication

La valeur absolue du grandissement indique un agrandissement par deux, tandis que son signe négatif caractérise une image renversée. Un grandissement positif aurait indiqué une image droite, quelle que soit sa valeur absolue.

9. Comment distingue-t-on une image réelle d’une image virtuelle par son observation et sa position par rapport à une lentille ?

L’image virtuelle se forme dans la zone image et peut être recueillie sur un écran.
L’image réelle se forme dans la zone image et peut être recueillie sur un écran.
L’image virtuelle se forme dans la zone objet et ne peut pas être observée à travers la lentille.
L’image réelle se forme dans la zone objet et se voit à travers la lentille.

L’image réelle se forme dans la zone image et peut être recueillie sur un écran.

Explication

Une image réelle se forme dans la zone image et peut être projetée sur un écran. Une image virtuelle est associée à la zone objet et s’observe à travers la lentille, sans être recueillie sur un écran.

10. Un objet AB est placé avant le foyer objet d’une lentille mince convergente : quelle image obtient-on ?

Une image virtuelle qui ne peut pas être observée à travers la lentille.
Une image virtuelle qui peut être observée sur un écran.
Une image réelle qui ne peut pas être observée sur un écran.
Une image réelle qui peut être observée sur un écran.

Une image réelle qui peut être observée sur un écran.

Explication

Lorsqu’un objet est placé avant le foyer objet d’une lentille convergente, l’image formée est réelle et peut donc être recueillie sur un écran. Le cas d’une image virtuelle correspond à un objet placé entre le foyer et la lentille.

11. Une loupe forme une image lorsque l’objet est placé entre le foyer objet et la lentille convergente. Quelle propriété caractérise cette image ?

Elle est virtuelle et ne peut pas être observée sur un écran.
Elle est virtuelle et peut être observée sur un écran.
Elle est réelle et peut être observée sur un écran.
Elle est réelle et ne peut pas être observée à travers la lentille.

Elle est virtuelle et ne peut pas être observée sur un écran.

Explication

Dans cette configuration, l’image est virtuelle : elle est observée à travers la lentille, mais ne peut pas être recueillie sur un écran. Une image réelle, au contraire, peut être formée sur un écran.

Révisez avec les flashcards

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Qu'est-ce qu'une lentille optique ?

Un objet transparent et homogène destiné à dévier la lumière.

Quelle caractéristique distingue une lentille convergente de son centre ?

Son centre est plus épais que ses bords.

Que fait une lentille convergente à la lumière ?

Elle dirige la lumière vers un point.

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