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Construction graphique de l'image d'un point objet situé à l'infini par une lentille convergente : application à la mesure de la distance focale
Construction graphique de l'image d'un point objet situé à l'infini par une lentille convergente : application à la mesure de la distance focale
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Objectifs : La lentille convergente
à bords minces donne d’un objet à
l’infini une image dans le plan focal image.
Cette observation peut être utilisée pour
déterminer la distance focale d’une lentille mais il
existe aussi d’autres techniques.
1. Construction graphique et vérification analytique
a. Méthode graphique
On utilise toujours les trois règles de
construction :
• Règle 1 : Un rayon incident
(1), passant par le centre optique O,
n'est pas dévié.
• Règle 2 : Un rayon incident (2),
parallèle à l'axe optique,
émerge de la lentille en passantpar le foyer image
F'.
• Règle 3 : Un rayon incident (3),
passant par le foyer objetF de la
lentille, donne un rayon émergent,
parallèle à l'axe optique.
b. Application au cas d’un objet situé à
l’infini
Après la traversée de la lentille, les rayons
parallèles convergent dans le plan focal
image : l'image est renversée et plus
petite que l'objet.
c. Vérification par la méthode analytique
On peut aussi utiliser les relations de conjugaison et
de grandissement de Descartes pour déterminer
la position et la dimension de l’image
A’B’ d’un objet AB.
2. Application à la mesure de la distance focale
a. Application de la construction de l’image d’un
objet à l’infini
Cette première méthode pour
déterminer la distance focale d’une lentille
convergente est simple à exécuter : si on
obtient sur un écran une image nette,
d'un objet lumineux très
éloigné dont les rayons proviennent de
l'infini (comme le Soleil par exemple) alors la
distance mesurée entre la lentille et l'écran, sera
la distance focale de cette lentille
convergente : f' =
OA' .
b. Autre méthode : méthode de Silbermann
Pour effectuer cette expérience, on place sur
l'écran un morceau de papier
millimétré pour comparer plus facilement
les tailles de l'objet et de son image.
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