QCM : Lentilles minces convergentes — 10 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quels sont les trois éléments caractéristiques d’une lentille mince convergente ?

Le centre optique O, le foyer objet F et le plan focal objet
Le foyer image F’, le plan focal image et l’axe secondaire
Le centre optique O, la distance focale f’ et le rayon émergent
Le centre optique O, le foyer image F’ et le foyer objet F

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

Explication

Une lentille mince convergente est définie par son centre optique O et ses deux foyers, F’ côté image et F côté objet. Le plan focal et la distance focale décrivent ses propriétés, mais ne remplacent pas ces trois éléments caractéristiques.

2. Quelle relation définit la distance focale image f’f’ d’une lentille convergente ?

f’=FF’f’ = FF’
f’=OFf’ = OF
f’=OO’f’ = OO’
f’=OF’f’ = OF’

$$f’ = OF’$$

Explication

La distance focale image est la distance entre le centre optique O et le foyer image F’, notée OF’OF’. Le point F’ désigne le foyer image lui-même, et non la distance focale.

3. Quel trajet suit un rayon lumineux passant par le centre optique O d’une lentille mince convergente ?

Il ressort sans être dévié
Il ressort parallèlement à l’axe optique
Il ressort en passant par le foyer image F’
Il est réfléchi vers le foyer objet F

Il ressort sans être dévié

Explication

Dans l’approximation de la lentille mince, le rayon qui traverse le centre optique O n’est pas dévié. Le rayon parallèle à l’axe ressort par F’, tandis que celui passant par F ressort parallèle à l’axe.

4. Quel rayon particulier ressort parallèlement à l’axe optique après avoir traversé une lentille convergente ?

Le rayon qui passe par le centre optique O
Le rayon qui passe par le foyer objet F
Le rayon qui arrive perpendiculairement à la lentille
Le rayon qui passe par le foyer image F’

Le rayon qui passe par le foyer objet F

Explication

Un rayon incident passant par le foyer objet F ressort parallèlement à l’axe optique. Le rayon passant par O n’est pas dévié, tandis qu’un rayon parallèle à l’axe ressort par le foyer image F’.

5. Quand peut-on considérer qu’un objet est situé à l’infini pour un système optique ?

Lorsque l’image de l’objet se forme dans le plan focal image
Lorsque les rayons issus d’un point de l’objet arrivent parallèles entre eux
Lorsque les rayons issus d’un point de l’objet convergent vers le centre optique
Lorsque l’objet est placé dans le plan focal objet du système

Lorsque les rayons issus d’un point de l’objet arrivent parallèles entre eux

Explication

Un objet est considéré comme étant à l’infini lorsqu’il est assez éloigné pour que les rayons issus d’un même point arrivent parallèles entre eux. Le plan focal objet concerne plutôt la formation d’une image à l’infini.

6. Où se forme l’image d’un objet situé à l’infini par une lentille convergente ?

Au centre optique de la lentille
Dans le plan focal objet de la lentille
Sur l’axe optique à une distance quelconque
Dans le plan focal image de la lentille

Dans le plan focal image de la lentille

Explication

Les rayons provenant d’un objet à l’infini arrivent parallèles et convergent, après la lentille, dans son plan focal image. Le plan focal objet est associé à la situation inverse, dans laquelle l’image est à l’infini.

7. Que devient l’image d’un objet placé dans le plan focal objet d’une lentille convergente ?

Elle se forme à l’infini
Elle se forme entre la lentille et le foyer objet
Elle se forme au centre optique
Elle se forme dans le plan focal image

Elle se forme à l’infini

Explication

Un objet situé dans le plan focal objet émet, après traversée de la lentille, des rayons émergents parallèles : son image est donc située à l’infini. Le plan focal image accueille l’image d’un objet placé à l’infini.

8. Que mesure le grandissement d’une lentille convergente ?

La différence entre la taille de l’image et celle de l’objet
La distance entre l’objet et le centre optique de la lentille
La position de l’image déterminée par la distance focale
Le rapport entre la taille de l’image et celle de l’objet

Le rapport entre la taille de l’image et celle de l’objet

Explication

Le grandissement compare la taille de l’image à celle de l’objet et peut aussi s’exprimer par le rapport des distances orientées. La position de l’image relève de la relation de conjugaison, et non de la définition du grandissement.

9. Quelle grandeur la relation de conjugaison permet-elle de prévoir lorsqu’on connaît les paramètres de la lentille et la position de l’objet ?

Le rapport entre deux tailles
La taille de l’objet
La position de l’image
L’unité du grandissement

La position de l’image

Explication

La relation de conjugaison sert à déterminer la position de l’image à partir des caractéristiques de la lentille et de la position de l’objet. Le rapport entre les tailles correspond au grandissement, tandis que les deux autres réponses ne sont pas la grandeur recherchée.

10. Quelle équation exprime la relation de conjugaison d’une lentille ?

1OA1−1OA=1OF1\frac{1}{OA_1} - \frac{1}{OA} = \frac{1}{OF_1}
OA1OA=1OF1\frac{OA_1}{OA} = \frac{1}{OF_1}
1OA+1OA1=OF1\frac{1}{OA} + \frac{1}{OA_1} = OF_1
A1B1AB=OAOA1\frac{A_1B_1}{AB} = \frac{OA}{OA_1}

$$\frac{1}{OA_1} - \frac{1}{OA} = \frac{1}{OF_1}$$

Explication

La relation de conjugaison relie les distances orientées de l’objet et de l’image à la distance focale selon 1OA1−1OA=1OF1\frac{1}{OA_1} - \frac{1}{OA} = \frac{1}{OF_1}. Les autres expressions concernent une relation de grandissement mal écrite ou modifient la structure de la formule attendue.

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Quelles sont les caractéristiques d'une lentille mince convergente ?

Elle possède un centre optique O, un foyer image F’ et un foyer objet F symétrique de F’ par rapport à O.

Qu'est-ce que le foyer objet F d'une lentille convergente ?

C'est le point symétrique du foyer image F’ par rapport au centre optique O.

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

C'est la distance entre le centre optique O et le foyer image F’, notée f’.

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