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La lentille mince convergente : image d'un objet

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Objectif

Utiliser le modèle du rayon lumineux pour déterminer graphiquement la position, la taille et le sens de l’image réelle d’un objet-plan réel donnée par une lentille mince convergente.

Points clés

On dit que l’image est réelle si elle est visible sur un écran.
Pour construire l’image A’B’ d’un objet AB à travers une lentille, il faut construire au moins deux des trois rayons particuliers.
- Tout rayon incident passant par le centre optique O n’est pas dévié.
- Tout rayon incident parallèle à l’axe optique ressort de la lentille en passant par le foyer image F’.
- Tout rayon incident qui passe par le foyer objet F ressort de la lentille parallèlement à l’axe optique.

Pour bien comprendre

Réfraction
Lentilles minces convergentes
Les trois rayons particuliers des lentilles minces convergentes

1. Notion d'image donnée par une lentille mince convergente

L’image d’un point objet A situé avant la lentille mince convergente est un point A’ situé à l’intersection de tous les rayons lumineux issus de A et traversant la lentille.

Schéma de l’image A’ de l’objet A à travers la lentille

On dit que l’image est réelle si elle est visible sur un écran. Il faut pour cela que la distance entre l’objet et la lentille soit plus grande que la distance focale de la lentille.

Une image réelle obtenue après une lentille mince convergente :

est renversée par rapport à l’objet ;
devient plus petite si l’objet s’éloigne de la lentille, et devient plus grande si l’objet se rapproche de la lentille.

Image réelle d’une bougie obtenue par une lentille mince convergente

2. Construction d'une image réelle

Pour construire l’image A’B’ d’un objet AB à travers une lentille, il faut construire au moins deux des trois rayons particuliers.

Tout rayon incident passant par le centre optique O n’est pas dévié (rayon 1).
Tout rayon incident parallèle à l’axe optique ressort de la lentille en passant par le foyer image F’ (rayon 2).
Tout rayon incident qui passe par le foyer objet F ressort de la lentille parallèlement à l’axe optique (rayon 3).

Ces trois rayons particuliers doivent passer par le point B. Le point image B’ sera à l’intersection des rayons en émergeant, et A’ sera la projection de B’ sur l’axe optique.

Construction de l’image A’B’ à partir des trois rayons particuliers

L’image A’B’ obtenue est réelle (on peut la récupérer sur un écran), renversée par rapport à l’objet AB et, ici, elle est plus petite que l’objet AB.

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