Les lentilles optiques

s Comme tu as bien compris la réfraction de la lumière des expériences précédentes, tu as bien mérité d'étudier maintenant les lentilles optiques.

s Bof ! J'aurais préféré une autre récompense...

s Les lentilles sont des objets transparents et souvent en verre. Elles possèdent deux surfaces plus ou moins courbes. Elles servent à la formation de l'image d'un objet. Peux-tu me donner des noms d'objets qui contiennent des lentilles optiques ?

s Ah oui, facile... Les lunettes de vue, les appareils photographiques, les microscopes, les télescopes...

Convergente et Divergente

s Bravo, tu es incollable ! Mais connais-tu la différence entre les deux lentilles de l'animation ? Dans le panneau de contrôle tu peux sélectionner l'une ou l'autre.

s Elles n'ont pas la même forme.

s Elles sont toutes les deux sphériques, mais elles sont représentées de profil sur l'animation :

  • Si tu cliques sur le bouton () tu auras une lentille convergente qui est plus épaisse au centre que sur les bords.
  • Si tu cliques sur le bouton )( tu auras une lentille divergente qui est plus mince au centre que sur les bords.

Espace objet et espace image

s En utilisant ma souris, je peux déplacer la bougie, à une distance variable de la lentille. Tu peux me donner le mode d'emploi ?

s Pour commencer, je vais t'expliquer qu'il y a deux espaces par rapport à la lentille :

  • L'espace objet est à gauche, car c'est là que se trouve l'objet qui est une bougie.
  • L'espace image est à droite, car c'est là que peut se trouver l'image réelle de la bougie.

Foyer ou point focal

s Et pourquoi ces deux petites croix de chaque côté de la lentille ?

s C'est le point de l'axe optique vers lequel se concentrent des rayons parallèles qui ont traversé la lentille. On l'appelle Foyer ou Point focal. La distance de ce point par rapport au centre de la lentille s'appelle la distance focale. Cette distance focale sert à caractériser une lentille. Par exemple l'objectif d'un appareil photographique peut avoir une distance focale de 28mm, 50mm, 300mm...

Les trois rayons pour construire une image

s Il y a trois rayons lumineux qui partent de la pointe de la flamme et qui traversent la lentille pour former une image ?

s Pour la construction d'un point image, on utilise trois rayons particuliers :

  • Le rayon parallèle en jaune qui après la lentille passe par le foyer
  • Le rayon central en orange qui passe par le centre de la lentille
  • Le rayon focal en rouge qui après la lentille est parallèle.

Image d'un objet

s L'image de l'objet change beaucoup selon la lentille et selon son éloignement ! Elle peut être droite ou renversée, plus petite ou plus grande ?

s Effectivement ! Je te propose maintenant de manipuler l'animation pour comprendre le fonctionnement des lentilles. Voici pour t'aider un petit tableau récapitulatif :

LentilleDistance de l'objetPosition de l'imageTaille de l'image
ConvergenteEloignéRéelle dans l'espace imagePetite et renversée
ConvergenteEntre une et deux focalesRéelle ans l'espace imageGrande et renversée
ConvergenteMoins d'une focaleVirtuelle dans l'espace objetGrande et droite
DivergenteToute distanceVirtuelle dans l'espace objetPetite et droite