QCM : Lentilles minces convergentes (11 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Une lentille a une distance focale image de 0,25 m0{,}25\ \text{m}. Quelle relation permet de déterminer sa vergence ?

V=2f′V=2f', avec f′f' exprimée en mètres
V=f′2V=\frac{f'}{2}, avec f′f' exprimée en mètres
V=1f′V=\frac{1}{f'}, avec f′f' exprimée en mètres
V=f′V=f', avec f′f' exprimée en mètres

$$V=\frac{1}{f'}$$, avec $$f'$$ exprimée en mètres

Explication

La vergence est l’inverse de la distance focale image, selon la relation V=1f′V=\frac{1}{f'}. La relation V=f′V=f' confond la vergence avec la distance focale, qui sont des grandeurs inverses.

2. Sur l’axe optique d’une lentille convergente, comment les foyers objet F et image F' sont-ils disposés par rapport au centre optique O ?

F est placé en O et F' sur l’axe optique.
Ils sont situés de part et d’autre de l’axe optique.
Ils sont tous deux situés du même côté de O.
Ils sont symétriques par rapport à O.

Ils sont symétriques par rapport à O.

Explication

Les foyers F et F' appartiennent à l’axe optique et sont symétriques par rapport au centre optique O. Les placer du même côté de O ne respecte pas cette symétrie.

3. Quelle unité convient à la vergence d’une lentille, contrairement à sa distance focale ?

Le radian, noté rad
Le centimètre, noté cm
La dioptrie, notée δ
Le mètre, noté m

La dioptrie, notée δ

Explication

La vergence s’exprime en dioptries, tandis que la distance focale s’exprime en mètres. Le mètre correspond donc à la distance focale, et non à l’unité de vergence.

4. Pour construire l’image B' d’un point B, quel trajet permet d’utiliser un rayon incident qui passe par le foyer objet F ?

Il ressort en s’éloignant de l’axe optique.
Il ressort en passant par le foyer image F'.
Il ressort parallèlement à l’axe optique.
Il traverse le centre optique O sans changer de direction.

Il ressort parallèlement à l’axe optique.

Explication

Un rayon incident passant par F émerge parallèlement à l’axe optique. Le rayon qui traverse O sans déviation constitue un autre rayon particulier, mais ne correspond pas à la situation décrite.

5. Un point A d’un objet plan AB se trouve sur l’axe optique ; où faut-il placer son image A' dans la construction géométrique ?

Sur un axe parallèle à l’axe optique.
À l’intersection des rayons issus de B.
Sur l’axe optique.
Au foyer image F'.

Sur l’axe optique.

Explication

Lorsqu'A est situé sur l’axe optique, son image A' se trouve également sur cet axe. L’intersection des rayons issus de B sert à déterminer B', pas la position de A'.

6. Pour un objet AB et son image A'B', quelle égalité définit le grandissement algébrique d’une lentille ?

γ=A′B′‾AB‾=OA′‾OA‾\gamma=\frac{\overline{A'B'}}{\overline{AB}}=\frac{\overline{OA'}}{\overline{OA}}
γ=A′B′‾AB‾=OA‾OA′‾\gamma=\frac{\overline{A'B'}}{\overline{AB}}=\frac{\overline{OA}}{\overline{OA'}}
γ=A′B′‾−AB‾=OA′‾−OA‾\gamma=\overline{A'B'}-\overline{AB}=\overline{OA'}-\overline{OA}
γ=AB‾A′B′‾=OA′‾OA‾\gamma=\frac{\overline{AB}}{\overline{A'B'}}=\frac{\overline{OA'}}{\overline{OA}}

$$\gamma=\frac{\overline{A'B'}}{\overline{AB}}=\frac{\overline{OA'}}{\overline{OA}}$$

Explication

Le grandissement est le rapport algébrique de la taille de l’image à celle de l’objet, égal au rapport des distances algébriques image et objet à O. Inverser le rapport des tailles ne respecte pas cette définition.

7. Sur un axe orienté, que renseigne la mesure algébrique OA‾\overline{OA} ?

La position de A par rapport à O et la distance focale image.
La longueur de [OA] et la vergence de la lentille.
La longueur de [OA] et la position de A par rapport à O selon l’orientation choisie.
La longueur de [OA] et l’orientation de l’image A'B'.

La longueur de [OA] et la position de A par rapport à O selon l’orientation choisie.

Explication

La mesure algébrique OA‾\overline{OA} indique à la fois la longueur du segment [OA] et la position de A par rapport à O selon l’orientation de l’axe. Elle ne renseigne pas sur la vergence de la lentille.

8. Une image est décrite comme réelle et renversée. Que désignent ces deux qualificatifs ?

Sa nature et son sens par rapport à l’objet
Sa position et sa distance par rapport à la lentille
Sa taille et sa nature par rapport à l’objet
Son sens et sa taille par rapport à l’objet

Sa nature et son sens par rapport à l’objet

Explication

« Réelle » indique une caractéristique de nature, tandis que « renversée » décrit le sens de l’image par rapport à l’objet. La taille et la position ne sont pas déterminées par ces deux qualificatifs.

9. Pour une image dont le grandissement est positif, quelle orientation a-t-elle par rapport à l’objet ?

Elle est virtuelle, car elle garde le même sens que l’objet.
Elle est réelle, car elle prend le sens contraire de l’objet.
Elle est renversée, car elle prend le sens contraire de l’objet.
Elle est droite, car elle garde le même sens que l’objet.

Elle est droite, car elle garde le même sens que l’objet.

Explication

Un grandissement positif signifie que l’image et l’objet sont dans le même sens : l’image est donc droite. Une image renversée correspond à un grandissement négatif, et « réelle » ou « virtuelle » décrit une autre caractéristique.

10. Quel phénomène optique signale une mise au point incorrecte ?

Une image dédoublée appelée aberration de position
Une tache lumineuse floue appelée cercle de diffusion
Une tache sombre qui marque le foyer de la lentille
Une image nette dont la taille varie avec la mise au point

Une tache lumineuse floue appelée cercle de diffusion

Explication

Quand la mise au point est incorrecte, l’image d’un point apparaît comme une tache floue appelée cercle de diffusion. Une image nette n’est pas le signe d’une mise au point incorrecte.

11. Un objet se déplace tandis que l’écran reste immobile ; quel réglage peut maintenir l’image nette sur l’écran ?

Modifier la distance entre l’objet et l’écran
Faire pivoter l’écran autour de son centre
Modifier la distance entre la lentille et l’écran
Changer l’orientation de la lentille sans la déplacer

Modifier la distance entre la lentille et l’écran

Explication

Pour conserver une image nette sur un écran fixe quand l’objet est déplacé, il faut faire varier la distance entre la lentille et l’écran. Changer l’orientation de la lentille ne réalise pas le réglage de mise au point nécessaire.

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Mémorisez les réponses avec 21 flashcards sur Lentilles minces convergentes.

Qu'est-ce que la distance focale d'une lentille convergente ?

La distance entre le centre optique O et le foyer image F'.

Comment s'appelle l'inverse de la distance focale d'une lentille ?

La vergence.

Quelle unité utilise-t-on pour exprimer la vergence d'une lentille ?

La dioptrie (δ).

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