QCM : Lentilles minces et formation des images — 10 questions

Question 1

1. Quelle caractéristique géométrique définit une lentille mince ?

Son épaisseur est très faible devant les rayons des dioptres, donc

S_1S_2 \approx 0

Son épaisseur est comparable aux rayons des dioptres, donc

S_1S_2

est important

Ses deux dioptres ont des rayons égaux et leurs sommets sont confondus

Ses deux surfaces sont planes et son centre optique est situé en dehors de la lentille

Explication

Une lentille est dite mince lorsque son épaisseur est négligeable devant les rayons des dioptres, ce qui permet d’approximer $S_1S_2$ par zéro. Une lentille dont l’épaisseur est comparable aux rayons des dioptres ne satisfait pas cette condition.

Answer

Son épaisseur est très faible devant les rayons des dioptres, donc $$S_1S_2 \approx 0$$

Question 2

2. De quels éléments une lentille est-elle constituée dans le modèle des lentilles minces ?

D’un système optique centré formé de deux dioptres sphériques

D’un miroir sphérique associé à un dioptre plan

D’un système optique excentré formé de deux prismes

De deux miroirs plans disposés perpendiculairement

Explication

Une lentille est modélisée comme un système optique centré comprenant deux dioptres sphériques, caractérisés par leurs sommets et leurs centres. Les autres propositions décrivent des systèmes optiques différents.

Answer

D’un système optique centré formé de deux dioptres sphériques

Question 3

3. Quelle relation donne la distance focale d’une lentille mince ?

f' = OF' + OF = OI - f

f' = OF' = OF = OI = f

f' = OC_1 = OC_2 = S_1S_2

f' = OO' = FI = F'I

Explication

La distance focale est la distance entre le centre optique et un foyer, et elle vérifie $f' = OF' = OF = OI = f$ . Les autres égalités associent à tort la distance focale à des points ou segments qui ne la définissent pas.

Answer

$$f' = OF' = OF = OI = f$$

Question 4

4. Une lentille possède une distance focale image $f' = 0{,}20\ \text{m}$ ; quelle est sa vergence ?

V = 5\ \delta

V = 2{,}5\ \delta

V = 20\ \delta

V = 0{,}20\ \delta

Explication

La vergence se calcule par $V = \frac{1}{f'}$ , avec la distance focale exprimée en mètres, donc $V = \frac{1}{0{,}20} = 5\ \delta$ . La valeur $0{,}20\ \delta$ correspondrait à inverser incorrectement la relation.

Answer

$$V = 5\ \delta$$

Question 5

5. Quels noms correspondent aux trois points caractéristiques d’une lentille mince ?

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

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

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

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

Explication

Les notations usuelles associent O au centre de la lentille, F au foyer principal objet et F’ au foyer principal image. Intervertir F et F’ revient à confondre les côtés objet et image.

Answer

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

Question 6

6. Que devient un rayon incident qui traverse le centre optique O d’une lentille mince ?

Il ressort perpendiculairement à l’axe optique au niveau du foyer

Il converge vers F’ après une déviation symétrique

Il ressort parallèle à l’axe optique après avoir traversé F’

Il poursuit sa trajectoire sans être dévié

Explication

Dans l’approximation des lentilles minces, un rayon passant par O n’est pas dévié. Le passage par F’ concerne plutôt un rayon incident parallèle à l’axe optique.

Answer

Il poursuit sa trajectoire sans être dévié

Question 7

7. Quel trajet suit un rayon incident parallèle à l’axe optique après une lentille mince ?

Il se dirige vers le foyer objet F sans rencontrer le foyer image

Il devient parallèle à l’axe après avoir traversé le foyer F’

Il traverse le centre optique O sans changer de direction

Il passe par le foyer principal image F’

Explication

Un rayon incident parallèle à l’axe optique ressort en passant par le foyer principal image F’. Le rayon passant par O est celui qui conserve sa direction, tandis que le trajet parallèle après la lentille correspond à une autre construction.

Answer

Il passe par le foyer principal image F’

Question 8

8. Quelle méthode permet de construire géométriquement l’image d’un objet à travers une lentille ?

Mesurer directement la vergence puis calculer la hauteur de l’image

Appliquer une relation algébrique sans représenter les trajets lumineux

Tracer exclusivement l’axe principal entre les foyers objet et image

Utiliser deux ou trois rayons particuliers issus de l’objet

Explication

La construction géométrique repose sur l’utilisation de deux ou trois rayons particuliers dont les trajets sont connus. Une relation de conjugaison fournit une détermination algébrique, mais elle ne remplace pas le tracé géométrique des rayons.

Answer

Utiliser deux ou trois rayons particuliers issus de l’objet

Question 9

9. Quelle grandeur compare directement les longueurs de l’image et de l’objet dans un système optique ?

Le grandissement transversal

\gamma = \frac{A'B'}{AB}

La vergence

V = \frac{1}{f'}

Le grossissement angulaire

G = \frac{\alpha'}{\alpha}

La distance focale image

OF'

Explication

Le grandissement transversal $\gamma$ est défini par le rapport des longueurs $A'B'$ et $AB$ , ou de manière équivalente par $OA'/OA$ . Le grossissement $G$ concerne plutôt le rapport des angles sous lesquels l’objet et l’image sont observés.

Answer

Le grandissement transversal $$\gamma = \frac{A'B'}{AB}$$

Question 10

10. Un observateur voit un objet sous un angle $\alpha$ et son image sous un angle $\alpha'$ ; quelle expression permet de calculer le grossissement logarithmique ?

\gamma = \frac{A'B'}{AB}

G = \frac{\alpha'}{\alpha}

G = \frac{\alpha}{\alpha'}

\gamma = \frac{OA'}{OA}

Explication

Le grossissement logarithmique est le rapport de l’angle apparent de l’image à celui de l’objet, soit $G = \frac{\alpha'}{\alpha}$ . L’expression $\gamma = \frac{A'B'}{AB}$ décrit le grandissement transversal et compare des longueurs.

Answer

$$G = \frac{\alpha'}{\alpha}$$

QCM : Lentilles minces et formation des images — 10 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle caractéristique géométrique définit une lentille mince ?

2. De quels éléments une lentille est-elle constituée dans le modèle des lentilles minces ?

3. Quelle relation donne la distance focale d’une lentille mince ?

4. Une lentille possède une distance focale image $f' = 0{,}20\ \text{m}$ ; quelle est sa vergence ?

5. Quels noms correspondent aux trois points caractéristiques d’une lentille mince ?

6. Que devient un rayon incident qui traverse le centre optique O d’une lentille mince ?

7. Quel trajet suit un rayon incident parallèle à l’axe optique après une lentille mince ?

8. Quelle méthode permet de construire géométriquement l’image d’un objet à travers une lentille ?

9. Quelle grandeur compare directement les longueurs de l’image et de l’objet dans un système optique ?

10. Un observateur voit un objet sous un angle $\alpha$ et son image sous un angle $\alpha'$ ; quelle expression permet de calculer le grossissement logarithmique ?

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Questions et réponses du QCM

1. Quelle caractéristique géométrique définit une lentille mince ?

2. De quels éléments une lentille est-elle constituée dans le modèle des lentilles minces ?

3. Quelle relation donne la distance focale d’une lentille mince ?

4. Une lentille possède une distance focale image f′=0,20 mf' = 0{,}20\ \text{m}f′=0,20 m ; quelle est sa vergence ?

5. Quels noms correspondent aux trois points caractéristiques d’une lentille mince ?

6. Que devient un rayon incident qui traverse le centre optique O d’une lentille mince ?

7. Quel trajet suit un rayon incident parallèle à l’axe optique après une lentille mince ?

8. Quelle méthode permet de construire géométriquement l’image d’un objet à travers une lentille ?

9. Quelle grandeur compare directement les longueurs de l’image et de l’objet dans un système optique ?

10. Un observateur voit un objet sous un angle α\alphaα et son image sous un angle α′\alpha'α′ ; quelle expression permet de calculer le grossissement logarithmique ?

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4. Une lentille possède une distance focale image $f' = 0{,}20\ \text{m}$ ; quelle est sa vergence ?

10. Un observateur voit un objet sous un angle $\alpha$ et son image sous un angle $\alpha'$ ; quelle expression permet de calculer le grossissement logarithmique ?