Lentilles minces convergentes et divergentes
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Objectifs
Comment distinguer une lentille mince convergente d’une
lentille mince divergente ?
Quels sont les éléments caractéristiques d’une lentille mince convergente ?
Quels sont les éléments caractéristiques d’une lentille mince convergente ?
Les lentilles sont des objets très présents dans
notre environnement : lunette, lentille de contact, loupe,
jumelle, appareil photo, microscope, …
1. Lentille mince convergente ou lentille mince
divergente
Une lentille est un objet circulaire formé
par un matériau homogène et
transparent tel que le verre ou le plastique. Elle a
la particularité de pouvoir dévier la
trajectoire des rayons lumineux par
réfraction.
a. Différence de forme
Une lentille mince convergente est une lentille à
bord mince dont le centre est bombé (Doc. 1a)
alors qu’une lentille mince divergente est une
lentille à bord épais dont le centre est
mince (Doc. 1b).
a. Différents types de lentilles minces convergentes
b. Différents types de lentilles minces divergentes
Doc. 1 : Les différents types de lentilles minces convergentes et divergentes.
a. Différents types de lentilles minces convergentes
b. Différents types de lentilles minces divergentes
Doc. 1 : Les différents types de lentilles minces convergentes et divergentes.
b. Différence de fonctionnement
Dans le cas d’une lentille mince convergente, les
rayons lumineux sont déviés vers
l’axe du faisceau (Doc. 2a) alors que dans le cas
d’une lentille mince divergente, les rayons
lumineux s’écartent de l’axe du
faisceau (Doc. 2b).
a. Fonctionnement d’une lentille mince convergente
b. Fonctionnement d’une lentille mince divergente
Doc. 2 : Principe de fonctionnement des lentilles minces.
a. Fonctionnement d’une lentille mince convergente
b. Fonctionnement d’une lentille mince divergente
Doc. 2 : Principe de fonctionnement des lentilles minces.
2. Eléments caractéristiques d'une
lentille mince convergente
Approche expérimentale :
Plaçons une lentille convergente entre le soleil et une feuille de papier. Il existe une distance lentille-feuille qui permet de visualiser un point lumineux sur la feuille qui peut s’enflammer si on poursuit suffisamment longtemps l’expérience.
Cette distance est appelé distance focale. Elle sépare la lentille de son foyer (F), point sur l’axe optique où tous les rayons lumineux convergent.
On définit O, le centre optique comme le point d’intersection entre l’axe optique et la lentille. Les rayons lumineux qui passent par O ne sont jamais déviés (Doc. 3).
Doc. 3 : Les caractéristiques d’une lentille mince convergente.
O : centre optique ; F : foyer
Lorsque l’on regarde un objet proche au travers d’une lentille mince convergente, on voit l’objet grossi comme avec une loupe (Doc. 4). L’œil voit en fait l’image virtuelle de l’objet. Elle se forme en arrière de l’objet. En effet, l’œil adapté à la propagation rectiligne des faisceaux lumineux ne voit pas la déviation due à la lentille (en pointillé sur le schéma). Pour voir une image nette, l’œil doit être positionné au niveau du foyer de la lentille.
Doc. 4 : Vision de près au travers d’une lentille mince convergente.
AB : objet réel ; A’B’ : objet image virtuel
Si on regarde un objet éloigné au travers d’une lentille mince convergente, l’objet est visible mais à l’envers (Doc. 5).
Doc. 5 : Vision de loin au travers d’une lentille mince convergente.
AB : objet réel ; A’B’ : objet image inversé
C’est ainsi que fonctionne l’œil, le cristallin joue le rôle de la lentille convergente. Il possède la capacité de faire varier sa courbure et donc sa distance focale ; c’est l’accommodation. Cette dernière permet de projeter l’image inversée et nette de l’objet sur la rétine.
Plaçons une lentille convergente entre le soleil et une feuille de papier. Il existe une distance lentille-feuille qui permet de visualiser un point lumineux sur la feuille qui peut s’enflammer si on poursuit suffisamment longtemps l’expérience.
Cette distance est appelé distance focale. Elle sépare la lentille de son foyer (F), point sur l’axe optique où tous les rayons lumineux convergent.
On définit O, le centre optique comme le point d’intersection entre l’axe optique et la lentille. Les rayons lumineux qui passent par O ne sont jamais déviés (Doc. 3).
Doc. 3 : Les caractéristiques d’une lentille mince convergente.
O : centre optique ; F : foyer
Lorsque l’on regarde un objet proche au travers d’une lentille mince convergente, on voit l’objet grossi comme avec une loupe (Doc. 4). L’œil voit en fait l’image virtuelle de l’objet. Elle se forme en arrière de l’objet. En effet, l’œil adapté à la propagation rectiligne des faisceaux lumineux ne voit pas la déviation due à la lentille (en pointillé sur le schéma). Pour voir une image nette, l’œil doit être positionné au niveau du foyer de la lentille.
Doc. 4 : Vision de près au travers d’une lentille mince convergente.
AB : objet réel ; A’B’ : objet image virtuel
Si on regarde un objet éloigné au travers d’une lentille mince convergente, l’objet est visible mais à l’envers (Doc. 5).
Doc. 5 : Vision de loin au travers d’une lentille mince convergente.
AB : objet réel ; A’B’ : objet image inversé
C’est ainsi que fonctionne l’œil, le cristallin joue le rôle de la lentille convergente. Il possède la capacité de faire varier sa courbure et donc sa distance focale ; c’est l’accommodation. Cette dernière permet de projeter l’image inversée et nette de l’objet sur la rétine.
L'essentiel
Il existe deux types de lentilles minces :
- Les lentilles minces convergentes qui dévient les faisceaux lumineux en un point situé sur l’axe optique appelé foyer.
- Les lentilles minces divergentes qui écartent les faisceaux lumineux de l’axe optique.
Le cristallin situé dans l’œil fonctionne comme une lentille convergente. Sa capacité à modifier sa courbure, appelée accommodation, permet de modifier la position du foyer et donc la distance focale (distance entre la lentille et le foyer).
Lorsque l’on observe un objet éloigné, le foyer est positionné de telle sorte que l’image de l’objet puisse se former à l’envers sur la rétine qui joue le rôle d’écran.
Lorsque l’on regarde un objet proche, le cristallin se courbe de telle sorte que le foyer soit situé avant l’objet.
- Les lentilles minces convergentes qui dévient les faisceaux lumineux en un point situé sur l’axe optique appelé foyer.
- Les lentilles minces divergentes qui écartent les faisceaux lumineux de l’axe optique.
Le cristallin situé dans l’œil fonctionne comme une lentille convergente. Sa capacité à modifier sa courbure, appelée accommodation, permet de modifier la position du foyer et donc la distance focale (distance entre la lentille et le foyer).
Lorsque l’on observe un objet éloigné, le foyer est positionné de telle sorte que l’image de l’objet puisse se former à l’envers sur la rétine qui joue le rôle d’écran.
Lorsque l’on regarde un objet proche, le cristallin se courbe de telle sorte que le foyer soit situé avant l’objet.
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