Chap 1: Formation des images

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1 Chap 1: Formation des images

2 Plan I- Conceptions historiques de la vision II- Voir un objet III- Les lentilles IV- Les lentilles convergentes

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4 I-Conceptions historiques de la vision 1 ) Pendant l Antiquité. Platon, Ptolémée, Aristote, Euclide. Ils expliquent la vision par l émission par l œil d un «feu visuel» qui se propage jusqu aux objets pour en éprouver la forme et la couleur. Au III ème siècle avant JC, Euclide géométrise l optique: La lumière se propage suivant des lignes droites qu il appelle des «rayons».

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6 2 ) Au Moyen Age. Au X ème siècle, un scientifique persan, Alhazen, apporte une réponse révolutionnaire: Il explique le processus de la vision par des rayons de lumière parvenant à l oeil à partir de chaque point d un objet. Mais, pour lui, l image se forme au fond de l oeil à l endroit.

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8 3 ) Au XVII ème siècle Képler, Descartes. L œil fonctionne comme une chambre noire: «la caméra obscura». illustrations scan\caméra obscura.bmp illustrations scan\la ruelle.bmp Les rayons de lumière, issus de l objet, pénètrent dans l œil, se croisent dans celui-ci et forment une image renversée de l objet sur le fond de l œil, la rétine. illustrations scan\la vision au XIIème.bmp C est la théorie actuelle sur la vision des objets.

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10 4 ) Aujourd hui On connaît le processus de la transmission du message nerveux. On sait que la stimulation lumineuse est convertie en signal électrique qui chemine jusqu au cerveau par la voie du nerf optique.

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12 II- Voir un objet. 1 ) Notion de source lumineuse Un objet n est vu que s il émet de la lumière. Cet objet est donc une source de lumière. Certains objets sont sources primaires de lumière: Ils produisent la lumière qu ils émettent. Une source secondaire ne fait que diffuser la lumière qu elle reçoit. C est le cas de la plupart des objets. Cet objet n est vu que si la lumière qu il émet pénètre dans l oeil

13 2 )Propagation rectiligne de la lumière. Expérience avec le laser. Dans un milieu transparent et homogène, la lumière se propage en ligne droite. En changeant de milieu, la lumière peut subir une déviation: c est le phénomène de réfraction. Exemple: la traversée d une lentille.

14 III-Les lentilles. Activité 1 ) Deux types de lentilles. Une lentille est constituée d un milieu transparent limité par deux surfaces dont l une au moins n est pas plane. On distingue deux types de lentilles: -Les lentilles convergentes qui sont plus épaisses au centre qu aux bords. -Les lentilles divergentes, plus minces au centre qu aux bords.

15 2 )Action sur un faisceau lumineux. Expérience. Les lentilles convergentes dévient les rayons en concentrant le faisceau. Schéma Représentation symbolique. Expérience Les lentilles divergentes dévient les rayons en écartant le faisceau. Schéma Représentation symbolique

16 IV- Les lentilles convergentes. 1 )Propriétés Observations a-tout rayon incident passant par le centre optique 0 de la lentille ne subit pas de déviation Schéma

17 b-tout rayon lumineux incident parallèle à l axe optique émerge en passant par un point de l axe optique, noté F, appelé foyer image. Schéma

18 c-tout rayon lumineux incident passant par le foyer objet F, symétrique de F par rapport au centre optique O, émerge parallèle à l axe optique. Schéma

19 d-image du soleil donnée par une lentille convergente. Observation Une lentille convergente donne d un objet très éloigné (on dit qu il est situé «à l infini») une image nette sur un écran situé au foyer image F de la lentille

20 2 )Distance focale La distance entre le centre optique O et le foyer image F est appelée distance focale. Elle est notée f (ou f). Elle s exprime en mètre (m)

21 Observation Plus une lentille convergente est bombée, plus sa distance focale est petite.

22 3 )Vergence C d une lentille. La vergence C est l inverse de la distance focale f: 1 C = f Elle s exprime en dioptrie (δ) Exemple

23 Cette notion est utilisée par les ophtalmologistes pour leurs prescriptions de verres correcteurs. C > 0 pour une lentille convergente; C < 0 pour une lentille divergente.

24 4 ) Image d un objet Observations à l aide d un banc optique L image d un objet donnée par une lentille peut être plus grande ou plus petite que l objet. Elle peut être dans le même sens que l objet ou renversée. La taille, le sens et la position de l image dépendent de la position de l objet et de la distance focale de la lentille.

25 5 ) Construction géom étrique de l image d un objet donnée par une lentille convergente. L image B d un point objet B se forme à l intersection des rayons lumineux issus de B et traversant la lentille. Schéma