Rappel:
Donner la définition de la mesure algébrique d'un nombre
I)la lentille convergente
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.
classification
lentille convergente :
convexe biconvexe
symbole
Les lois de la réfraction ( lois de Snell -Descartes ) étudiées en classe de Seconde permettent de construire le trajet d’un rayon lumineux à travers une lentille
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;
n: indice de
réfraction dans le milieu
avec c : vitesse de la lumière dans le vide
v : vitesse de la lumière dans le milieu considéré
schéma
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 ___________________.
Un rayon lumineux passant par le centre optique d’une lentille mince convergente ___________________________
2) Foyers principaux
foyer principal objet
(F) et image (F’)
Tout rayon incident, parallèle à l’axe optique d’une lentille convergente, émerge en passant par un point de cet axe situé après la lentille et appelé _______________________. Il est noté F’.
Tout rayon incident passant par le foyer principal objet noté F et situé sur l’axe optique avant la lentille, émerge __________________ _________________________________________
distance focale image f’
On appelle distance focale image de la lentille, et on note f’, une grandeur algébrique :
telle que
______________________
f’ est ______________pour une lentille convergente
rappel : une
grandeur algébrique peut-être positive ou négative
On appelle vergence V d'une lentille l'inverse de sa distance focale f'
V= ___________
Unité: _____________
3)plans focaux
définitions
Les plans orthogonaux à l’axe optique de la lentille et passant par les foyers sont appelés plans focaux. Une lentille a donc un plan focal objet et un plan focal image.
Schéma récapitulatif
3)plans focaux
définitions
Les plans orthogonaux à l’axe optique de la lentille et passant par les foyers sont appelés plans __________.
Schéma récapitulatif
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
Une image est de bonne qualité si elle est __________, non ___________________et non ______________.
Dans ce cas à chaque point objet A ne correspond _____________ ______
: on dit qu’il y a ________________________
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)____________________ la lentille, ou utiliser une lentille de faible ouverture ;
2)utiliser des objets
de faible étendue, situés au voisinage de l’axe optique
IV)détermination des
relations de conjugaison et de grandissement
1)construction géométrique
construire l’image de l’objet AB appelé A’B’ dans les conditions suivantes :
f’=10cm ________________
(représenter les points F F’ et O centre optique) on prendra comme échelle 1cm <-> 5cm
a)relever la valeur
de OA’ et comparer:
_______________ ___________
b)calculer le grandissement g du système optique réalisé:
g= ___________
Comparer cette valeur à ______
Conclusion
2) manipulation
effectuer la manipulation sur le banc d’optique en prenant les conditions de la construction géométrique précédente, et comparer les résultats expérimentaux avec les résultats trouvés à l'aide de la construction géométrique
Soit une lentille de distance focale f' il existe deux types de relation existant entre la position d'un point objet et son image:
Origine au centre:
Origine au foyer
Soit une lentille convergente ou divergente de distance focale f' le grandissement g obtenu est :
_____________
V) définition d’un objet
réel et d’une image réelle
1)étude expérimentale
Sur le banc d'optique faire varier la position de l'objet et déterminer l'intervalle de distance ___pour laquelle on obtient une image sur un écran.
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 se former sur un écran.
Le point A' envoie alors de la lumière jusqu'à l'œil
Un objet est réel si chaque point qui le compose envoie des rayons lumineux jusqu'à l'œil
2)construction géométrique
Construire l'image réelle A'B' d'un objet réel AB placé à une distance que vous préciserez avec une lentille convergente de distance focale f'=5cm'
3)conclusion
Pour obtenir une image réelle à partir d'un objet réel avec une lentille convergente il faut que la mesure algébrique objet lentille soit
_____________
Si _________________alors
VI) obtention d'une image
virtuelle
1)étude expérimentale
Sur le banc d'optique replacer l'objet entre le centre optique O et le foyer objet F. Peut-on obtenir une image réelle sur un écran?
Comment voir l'image ?
2)construction géométrique
Construire géométriquement l'image virtuelle A'B' d'un objet réel AB par une lentille convergente de distance focale f'=5cm
3)conclusion
Pour une lentille convergente lorsque l'objet est placé entre le centre optique et le foyer objet l'image obtenue ne peut être recueillie sur un écran: il s'agit d'une image virtuelle
Si ____________________ alors l'image obtenue
est
________________
Remarque:
Pour une lentille ou convergente:
1) Un objet réel est situé à gauche de la lentille, un objet virtuel à droite
2) Une image réelle est située à droite de la lentille
une image virtuelle à gauche
3) Il n’est pas toujours possible ou facile d’obtenir une image de bonne qualité. dans certaines conditions, l’image est déformée ou n’est pas globalement nette ; on parle alors _____________ _______________________.
L’image peut être irisée ; on parle alors _________________________.
VII) objet placé au foyer
objet/ objet provenant de l'infini
1) objet placé dans le plan
focal objet
Placer l'objet réel à une distance égale à la distance focale de la lentille . Ou se trouve son image?
Retrouver ce résultat par une construction graphique, puis en utilisant la relation de conjugaison (f'=5cm)
2)conclusion
Lorsqu'un objet se trouve dans le plan focal objet d'une lentille son image est rejetée à ___________________
3)Objet provenant de
l'infini
Placer un objet très éloigné de la lentille on considérera qu'il provient de l'infini.
Rechercher son image. Dans quel plan se trouve t-elle.
.
Retrouver ce résultat par une construction géométrique (f'=5cm), puis à l'aide de la relation de conjugaison .
4) conclusion
lorsqu'un objet provient de l'infini son image réelle se forme dans le plan focal image de la lentille