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 - Maxicours

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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

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 passant par le foyer image F'.

Règle 3 : Un rayon incident (3), passant par le foyer objet F 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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