Au programme de ce chapitre
- I. Lentille convergente, foyers et distance focale
- II. Relation de conjugaison et grandissement
- III. Applications : œil et instruments
- Savoir-faire
- Exercices types corrigés
- Teste-toi — vrai ou faux ?
- Pièges fréquents et astuces
- À retenir
La définition à retenir
Définition Une lentille mince convergente est un milieu transparent, plus épais au centre qu'au bord, qui fait converger en un point les rayons d'un faisceau parallèle. Son centre optique O est le point de l'axe optique que tout rayon traverse sans être dévié. Le foyer image F' est le point où convergent les rayons issus d'un objet situé à l'infini ; le foyer objet F est son symétrique par rapport à O.
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Un exemple corrigé
Exemple traité Une lentille de distance focale OF' = 5,0 cm forme l'image d'un objet AB de hauteur 2,0 cm placé à 15 cm devant elle, donc OA = −15 cm.
1/OA' = 1/5,0 + 1/(−15) = 315 − 115 = 215, d'où OA' = 152 = +7,5 cm : l'image est réelle, située 7,5 cm après la lentille.
γ = OA'/OA = 7,5 / (−15) = −0,50 : l'image est renversée et deux fois plus petite. Sa taille vaut A'B' = −0,50 × 2,0 = −1,0 cm, c'est-à-dire 1,0 cm renversée.
1/OA' = 1/5,0 + 1/(−15) = 315 − 115 = 215, d'où OA' = 152 = +7,5 cm : l'image est réelle, située 7,5 cm après la lentille.
γ = OA'/OA = 7,5 / (−15) = −0,50 : l'image est renversée et deux fois plus petite. Sa taille vaut A'B' = −0,50 × 2,0 = −1,0 cm, c'est-à-dire 1,0 cm renversée.
Les erreurs fréquentes à éviter
Piège. L'image peut être réelle ou virtuelle, droite ou renversée selon la position de l'objet par rapport au foyer.
Attention Les mesures algébriques sont indispensables : écrire OA = 15 cm au lieu de −15 cm inverse totalement le résultat. Vérifiez toujours que votre valeur de OA est négative pour un objet réel, et n'oubliez pas le signe « moins » de la relation 1/OA' − 1/OA = 1/OF'.
L'astuce du prof
Astuce. Utilise les rayons particuliers (par le centre, parallèle, par le foyer) pour construire l'image.
Exercices corrigés
Cherche d'abord seul, puis ouvre la correction.
Exercice 1
Que fait une lentille convergente à des rayons parallèles ?
Voir la correction
Elle les fait converger au foyer.
Exercice 2
Qu'est-ce que la distance focale ?
Voir la correction
La distance entre le centre de la lentille et son foyer.