Lentilles et formation des images

Définitions

Les lentilles convergentes

Ces lentilles font converger les rayons lumineux.
Schéma du comportement des rayons lumineux après leur traversée d'une lentille convergente
Schéma d'une lentille convergente et du comportement de ses rayons lumineux

Les lentilles divergentes

Ces lentilles font diverger les rayons lumineux.
Schéma du comportement des rayons lumineux après leur traversée d'une lentille divergente
Schéma d'une lentille divergente et du comportement de ses rayons lumineux

Comportement de la lumière avec une lentille

Les lentilles et leur modèle schématique

Cette vidéo présente le comportement des rayons lumineux si ils traversent des lentilles convergentes et divergentes. Le modèle schématique et les foyers sont présentés aussi.
Source – chaine Youtube : « Jean-Phillipe Lehoux »

Modèle de l'objet à l'infini

Un objet en optique est celui qui émet de la lumière, des rayons lumineux. Le soleil évidemment mais aussi nous, votre stylo, etc… Certains rayons atteindront une lentille (=objet transparent) et la traverseront ; cela créera une image

Un banc optique avec un objet lumineux et son image qui se forme suite à la traversée de la lentille.
Banc optique avec un objet lumineux, une lentille et un écran

Un objet à l'infini ???

En optique, l’infini n’a pas le sens mathématique : un objet sera considéré à l’infini si ses rayons incidents (=avant l’arrivée sur la lentille) arrivent parallèles entre eux sur la lentille.

En pratique, on atteint ce parallélisme quand la distance de l’objet est suffisamment grande par rapport à la taille de la lentille. En laboratoire, nous pouvons dire qu’un objet est à l’infini à partir de 4 m. 

Où se forme l'image d'un objet à l'infini ?

Modèle schématique d'un objet à l'infini qui forme une image dans le plan focal contenant le foyer image F'.

Les rayons transmis (= émergeants à droite de la lentille) vont se croiser sur le plan focal : surface sur laquelle touts les rayons se croiseront pour former l’image nette.

Sur les schémas, on repère le plan focal par un point F’, appelé foyer image, sur l’axe optique : ce foyer est caractéristique d’une lentille.

Modèle d'une situation optique

Vous pourrez simuler un banc optique avec un objet proche ou à l’infini et constater où se forme l’image. Mais vous pouvez aussi changer la distance focale de la lentille, vérifier la relation de conjugaison et modifier bien d’autres paramètres.

Modèle de l'objet proche

Objet proche ≠ Objet à l'infini

Un objet dit proche n’a pas ses rayons qui arrivent parallèles entre eux sur la lentille.

Comment se forme une image nette ?

L’image d’un objet proche se forme lorsque ses rayons se croisent au même endroit. Sinon elle sera floue.

Où se forme une image nette d'un objet proche ?

L’endroit où se forme une image d’un objet proche dépend d’où se situe l’objet et de la lentille. Pour ce faire, il faut tracer ses rayons particuliers : 

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