Chapitre 15: LES LENTILLES CONVERGENTES – LE FOYERS - Physique-Chimie Troisième | DigiClass
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LES LENTILLES CONVERGENTES – LE FOYERS

I.  Les lentilles

$\textbf{Les lentilles sont constituées de bloc de verre ou de matière plastique transparente, dont l’épaisseur au}$ $\textbf{centre}$ $\textbf{est différente}$ $\textbf{de celles des bords.}$
Les lentilles ont des faces sphériques, convexes, concaves où planes. L’épaisseur d’une lentille n’est pas le même au bord qu’au centre.
Il existe deux sortes de lentilles :

  • $\textbf{Les lentilles convergentes :}$ ce sont des lentilles qui ont leurs bords plus minces que le centre.

  • $\textbf{Les lentilles divergentes :}$ ce sont des lentilles qui ont leurs bords plus épais que le centre.

II.  Existence de foyers

A.  Expérience

On place une lentille convergente face au soleil et derrière elle, un écran. On observe une tache sur l’écran. En éloignant ou en rapprochant l’écran de la lentille, on obtient une position de celui-ci où la tache lumineuse est la plus petite possible. On a ainsi formé l’image du soleil sur l’écran.

B.  Interprétation

La distance séparant le soleil de la lentille étant très grande, les rayons de celui-ci atteignent la lentille en étant pratiquement parallèles à l’axe. À leur sortie de la lentille, ils convergent vers le centre de la tache : $\textbf{point de l’axe appelé foyer.}$

Il existe un second foyer symétrique par rapport à la lentille. En effet sans déplacer l’écran si on retourne la lentille face pour face, on obtient le même résultat que précédemment.

C.  Foyer objet et foyer image

Soit un objet lumineux A exemple : filament d’une lampe à incandescence et soit A’ l’image par la lentille de cet objet. Si l’objet se trouve à l’infini les rayons arrivent sur la lentille parallèlement et à la sortie de la lentille converge en un point A’ qui est l’image de A.

Approchons l’objet du foyer F, l’image s’éloigne du foyer F’ de la lentille

En Plaçant l’objet au foyer F on constate que les rayons sortent parallèlement à l’axe optique, l’image A’ de A se trouve à l’infini.

$\textbf{Définition}$
Le foyer objet F est le foyer situé du côté où entre la lumière.
Le foyer image F’ est le foyer situé du côté où sort la lumière

Constat :

  • Objet et image se déplacent dans le même sens c’est-à-dire. si l’objet se rapproche de la lentille son image s’éloigne de la lentille et vice-versa.
  • Si l’objet est à l’infini son image est au foyer image.
  • Si l’objet est au foyer objet F alors son image est à l’infini.
  • Il est impossible d’obtenir une image sur l’écran si l’objet est situé entre le foyer et la lentille.
  • Il est impossible d’obtenir une image si l’écran est situé entre le foyer image et la lentille.

III.  Distance focale

La distance focale est la distance qui sépare le centre de la lentille au foyer objet ou foyer image.

De deux lentilles la plus convergente est celle qui a la plus petite distance focale.
On appelle vergence d’une lentille l’inverse de sa distance focale.
On la note C    $𝐂 =\frac{𝟏}{𝐟}$      $\textbf{f en mètre et la vergence se mesure en dioptrie (δ)}$

IV.  EXERCICES D’APPLICATION

$\textbf{Questions de cours}$

1) qu’est-ce qu’une lentille convergente ? quel est son symbole
2) comment définit-on la distance focale d’une lentille convergente ?
3) qu’entend-t-on par vergence ?
4) rappeler la relation permettant de calculer la vergence d’une lentille connaissant sa distance focale
5) répondre par vrai ou faux

a) lorsqu’un objet lumineux est au foyer objet, son image est au foyer image.
b) le foyer objet F est symétrique du foyer image F’ par rapport au centre optique.
c) la distance focale est égale à la distance entre le foyer objet et le foyer image.
d) la relation Cxf = 1 est la relation entre la vergence et la distance focale.

$\textbf{Exercice 1 :}$ La distance focale d’une lentille est égale à 5 cm.

1) Calculer la vergence de cette lentille.
2) On désire observer sur un écran l’image d’un objet très éloigné de la lentille. A quelle distance de la lentille faut-il placer l’écran ?

$\textbf{Exercice 2 :}$ Deux lentilles convergentes L1 et L2 ont respectivement pour distance focales f1 = 50 cm et f2 = 20 cm.

1) Calculer les vergences des deux lentilles.
2) Quelle est la plus convergente ?