Rappel :
mesure algébrique. Vidéo
I)la lentille convergente
1) définition
Une lentille est
un milieu transparent limité par deux surfaces dont l’une au moins n' est pas
plane. En optique, on utilise généralement des lentilles sphériques. Les lentilles
minces sont les lentilles dont l’épaisseur e est négligeable devant les rayons
de courbures des faces. L'axe passant
par les centres de courbure C1 et C2 des calottes sphériques est appelé axe
optique.
2) la déviation des rayons lumineux: les lois de la réfraction
Rappel :
l’indice de réfraction ‘n’ d’un milieu transparent est égale au rapport de la
célérité ‘c’ de la lumière dans le vide sur la célérité de la lumière ‘v’ dans
le milieu :
ex :
relation entre longeur d’onde et indice de réfraction
Première loi : le rayon réfracté est situé dans le plan
d’incidence.
Deuxième loi : n1et
n2 étant les indices de
réfraction des milieux 1 et 2, les angles d’ incidence i1 et de
réfraction i2 vérifient la relation;
n1.sin i1 = n2.sin i2
ex :
réfraction à travers le plexiglas
II)points et rayons particuliers pour une lentille convergente
1) Centre optique O
Si l’on néglige
l’épaisseur de la lentille, l’axe optique coupe celle-ci en un point appelé
centre optique O.
Un rayon lumineux
passant par le centre optique d’une lentille mince convergente n’est pas dévié.
n’est pas dévié.
2) Foyers principaux objet F et image F‘
Considérons un rayon incident, parallèle à l’axe
optique d’une lentille convergente. Il émerge
en passant par un point de cet axe situé après la lentille appelé foyer
principal image noté F’.
Tout rayon incident passant par le foyer
principal objet noté F,situé sur l’axe optique avant la lentille, émerge parallèlement à l’axe optique.
F’ est le
symétrique de F par rapport au centre optique O.
3) distance focale image f’
On appelle distance focale image de la lentille,
notée f’, une grandeur algébrique telle que :
unité : le
mètre(m)
f’ est positive
pour une lentille convergente.
On appelle vergence V d'une lentille l'inverse de sa distance focale f' :
Unité: la dioptrie
(
)
4) plans focaux
Les plans
orthogonaux à l’axe optique de la lentille et passant par les foyers sont
appelés plans focaux. Une lentille possède donc un plan focal objet et un plan
focal image.
III) image et objet
1)définition
Une petite source
lumineuse A considérée comme ponctuelle, envoie des rayons lumineux vers une
lentille convergente. Dans certaines conditions, les rayons sortant de la
lentille, ou leurs prolongements, passent tous par un même point A’. On dit que A est un objet ponctuel et que
A’ est son image ponctuelle.
Un objet ponctuel
est le point d’intersection d’un faisceau de rayons incidents sur une lentille
ou leurs prolongements ;On appelle image ponctuelle le point d’intersection des
rayons émergents correspondants ou de leurs prolongements.
2)caractéristiques d'une image:
Suivant la
position de l'objet une image peut être:
a)rétrécie ou agrandie si elle est plus
petite ou plus grande que l'objet
b) droite ou renversée si elle est dans le
même sens ou le sens opposé à l'objet
c) réelle ou virtuelle.
3) conditions de Gauss Vidéo
Une image est de
bonne qualité si elle est nette, non
irisée et non déformée.
Dans ce cas à
chaque point objet A ne correspond qu’un seul point image A’. On dit qu’il ya stigmatisme rigoureux. Pour cela il est
nécessaire de se trouver dans les
conditions de Gauss :
Condition de Gauss pour un stigmatisme
approché:
1)Les rayons
lumineux envoyés par l’objet sont peu
éloignés de l’axe optique
2)les rayons
lumineux envoyés par l'objet font un petit
angle avec celui ci.
Pour réaliser les
conditions de Gauss il faut donc :
1)diaphragmer la lentille, ou utiliser
une lentille de faible ouverture
2)utiliser des objets de faible étendue, situés au
voisinage de l’axe optique.
IV) relations de conjugaison et de grandissement
ex : construction géométrique
d’une image
1) relation de conjugaison entre la position de l’image et de l’objet,
Soit une lentille
de distance focale f' relation 1 : la relation liant les mesures
algébriques 
est :
2) relation de conjugaison propre au
grandissement
Le grandissement
est égal au rapport :
* des mesures
algébriques 
* des mesures
algébriques 
IV) Les différents types d’objet et d’image
1)objet réel, image réelle
Une image est dite réelle si tout rayon provenant
d'un point objet A arrive 'réellement' au point A' . Une image est réelle si elle peut être recueillie sur un écran.
Un objet est
réel si chaque point qui le compose
envoie des rayons lumineux jusqu'à l'œil
La notion d’objet virtuel sera vu ultérieurement.
2) image virtuelle
Une image est
virtuelle si elle ne peut être
recueillie sur un écran.
ex : image virtuelle et
réelle
Pour obtenir une
image réelle à partir d'un objet réel avec une lentille convergente il faut
que : la mesure algébrique objet
lentille soit :
Pour obtenir une
image virtuelle il faut que :
Remarque : un objet réel est situé à gauche de la lentille, un
objet virtuel à droite.
Une image réelle
est située à droite de la lentille ; une image virtuelle à gauche
3) objet placé au foyer objet ; objet provenant de l'infini
ex : objet et image à l’infini
Lorsqu'un objet se
trouve dans le plan focal objet
d'une lentille son image est rejetée à
l’infini.
Lorsqu'un objet
provient de l'infini son image réelle se
forme dans le plan focal image de la
lentille.