Les lentilles minces

I
Les lentilles – Définition

🔍

Définition : Une lentille est un milieu transparent et homogène (verre ou plastique) rigide, limitée par deux faces lisses sphériques, ou l’une est sphérique et l’autre est plane, dont l’épaisseur au centre est différente de celle aux bords.

Les lentilles sont présentes dans les appareils d’optique les plus courants comme :

👓 Lunettes
🔬 Microscopes
📷 Appareils photo
🔭 Jumelles
🔎 Loupes
🌌 Télescopes

II
Types de lentilles

A
Classification Géométrique

🔸 Lentilles convexes

Plus épaisses au centre et minces aux bords

🔹 Lentilles concaves

Plus minces au centre et épaisses aux bords

B
Classification Physique

🔻 Lentilles convergentes

Les rayons lumineux se rejoignent (convergent) en un point après traversée

🔺 Lentilles divergentes

Les rayons lumineux s’écartent (divergent) après traversée

III
Schéma d’une lentille

Éléments principaux

Centre optique (O) : Centre de symétrie de la lentille
Axe optique : Droite passant par le centre optique perpendiculaire au plan de la lentille
Foyer image (F’) : Point d’intersection des rayons lumineux
Foyer objet (F) : Symétrique de F’ par rapport à O

Schéma simplifié

Représentation d’une lentille convergente

Distance focale :

C’est la distance entre le centre optique O et le foyer image F’, notée f (en mètres).

f = OF = OF’

III
La vergence C

A
Expérience

On utilise deux lentilles \( L_1 \) et \( L_2 \)

B
Observation et conclusion

On dit que la lentille \( L_1 \) est plus convergente que la lentille \( L_2 \)

Définition de la vergence :

\( C = \frac{1}{f} \)

Unité : \( m^{-1} \) ou dioptrie (δ)

IV
Rayons lumineux à travers une lentille convergente

1
Cas 1 (Schéma a)

Tout rayon passant par le centre optique (O) n’est pas dévié

2
Cas 2 (Schéma b)

Tout rayon parallèle à l’axe optique passe par F’ après la lentille

3
Cas 3 (Schéma c)

Tout rayon passant par F devient parallèle à l’axe optique

V
Image d’un objet par une lentille convergente

🔬
Expérience et observation

Il y a une seule position de l’écran pour obtenir une image nette inversée

📐
Conditions de Gauss

L’objet AB doit être perpendiculaire à l’axe optique
Les rayons doivent être proches de l’axe optique et peu inclinés
Utilisation d’un diaphragme en entrée de lentille

✏️
Construction de l’image d’un point lumineux

Une source ponctuelle B envoie des rayons vers une lentille convergente :

Rayon 1 : Passe par O sans déviation
Rayon 2 : Parallèle à l’axe optique, émerge en passant par F’

L’intersection des rayons émergents donne l’image B’ du point B

IV
Étapes pour construire l’image d’un objet

Modélisation : Représenter l’objet par une flèche AB perpendiculaire à l’axe optique en A
Échelle : Choisir une échelle convenable pour la lentille, ses foyers et l’objet AB
Positionnement : Placer AB perpendiculairement à l’axe optique
Construction : Tracer les 2 rayons particuliers pour trouver B’ (image de B)
Finalisation : A’ (image de A) se trouve par projection perpendiculaire de B’ sur l’axe optique