Lentilles et images : les bases
Une lentille est un objet transparent (en verre ou plastique) qui dévie les rayons lumineux pour former une image. Il existe deux types principaux :
- Lentilles convergentes (bords minces) : elles font converger les rayons vers un point appelé foyer (F). Exemple : loupe, objectif d’appareil photo.
- Lentilles divergentes (bords épais) : elles écartent les rayons comme si ils venaient d’un point fictif (foyer F'). Exemple : verres de lunettes pour myopes.
Propriétés importantes
- Centre optique (O) : point où la lumière passe sans être déviée.
- Distance focale (f) : distance entre O et F (en m ou cm). Plus f est petit, plus la lentille est convergente.
- Grandissement (γ) : rapport entre la taille de l’image (A'B') et de l’objet (AB). Si γ > 1, l’image est agrandie ; si γ < 1, elle est réduite.
Construction d’une image
Pour une lentille convergente, on utilise 3 rayons particuliers :
- Un rayon passant par O : il n’est pas dévié.
- Un rayon parallèle à l’axe optique : il passe par F après la lentille.
- Un rayon passant par F avant la lentille : il ressort parallèle à l’axe optique.
Cas 1 : Objet très loin (ex : Soleil) → L’image se forme au foyer F (point lumineux).
Cas 2 : Objet entre O et F → L’image est virtuelle, droite et agrandie (ex : loupe).
Cas 3 : Objet entre F et 2F → L’image est réelle, inversée et agrandie (ex : projecteur).
Cas 4 : Objet au-delà de 2F → L’image est réelle, inversée et réduite (ex : appareil photo).
Formule de conjugaison
Pour calculer la position de l’image (OA') :
1/OA' - 1/OA = 1/f
- OA : distance objet-lentille (négatif si objet à gauche).
- OA' : distance image-lentille (négatif si image virtuelle).
- f : distance focale (positive pour convergente).
Exemple : Une lentille de f = 10 cm forme une image d’un objet placé à 15 cm. Calculer OA'. → 1/OA' = 1/f + 1/OA = 1/10 + 1/(-15) = 0,1 - 0,067 = 0,033 → OA' ≈ 30 cm (image réelle).