I] Les différents types de lentilles

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1 Chapitre II Les lentilles et l œil I] Les différents types de lentilles 1) Quelles catégories de lentilles, les différents bords permettent-ils de distinguer? Comment est la matière constituant une lentille? 2) Définir un faisceau de lumière parallèle, convergent et divergent. 3) Quelle sorte de faisceau émerge d une lentille à bords minces? à bords épais? 4) Comment se nomme l axe de symétrie d une lentille? 1) Les lentilles à bords minces sont des lentilles convergentes et celles à bords épais sont des lentilles divergentes. Elles sont transparentes ( verre ou plastique ). Schéma d une lentille convergente Schéma d une lentille divergente 2) et 3) Un faisceau de lumière parallèle est constitué de rayons lumineux parallèles entre eux.

2 - Tous les rayons lumineux d un faisceau convergent se rapprochent les uns des autres : ils émergent d une lentille convergente. Faisceau convergent - Tous les rayons lumineux d un faisceau divergent s éloignent les uns des autres : ils émergent d une lentille divergente. Faisceau divergent 4) L axe de symétrie d une lentille est appelé l axe optique. Le centre de la lentille est nommé O. Axes optiques O O Centres des lentilles Conclusion : Une lentille est constituée d une matière transparente dont un axe de symétrie est l axe optique. Il existe 2 catégories de lentilles : les lentilles convergentes et divergentes. Une lentille convergente a des bords minces et grossit un texte observé à travers. Une lentille divergente a des bords épais et rétrécit un texte observé à travers.

3 II] Foyer et distance focale d une lentille convergente 88,2 1) Quelle est la nature du faisceau qui arrive sur la lentille? 2) Essaie d expliquer pourquoi la feuille de papier s enflamme. 3) Comment se nomme le point F où le papier s enflamme? 4) Comment se nomme la distance entre la lentille et le point F? Quelle est sa valeur sur la photographie? ( 1 carreau = 0,5 cm ) 1) Un faisceau parallèle arrive sur la lentille convergente. ( Le Soleil étant situé à 150 millions de km, les rayons lumineux qui arrivent sur la Terre sont considérés comme parallèles ) 2) La feuille de papier s enflamme car la lentille convergente a concentré toute l énergie solaire du faisceau parallèle en un seul point, exactement où est située la feuille.

4 3) Le point F est appelé le foyer : c est le point où tous les rayons lumineux arrivant parallèlement à l axe optique viennent se rencontrer. 4) La distance OF entre le centre de la lentille et le foyer F s appelle la distance focale f de la lentille. Elle s exprime en centimètre (cm). Ex : Sur la photo, f = 6,5 cm. Foyer de la lentille O F f Distance focale de la lentille Conclusion : Le foyer F d une lentille convergente est le point où se concentre toute l énergie d un faisceau de lumière parallèle issu d une source lointaine. La distance OF entre le centre O de la lentille et son foyer F est appelée la distance focale f de la lentille. Remarques : - Il ne faut pas abandonner dans la nature des bouteilles ou des morceaux de verre qui peuvent jouer le même rôle qu une lentille convergente et être à l origine d un incendie. - Il ne faut jamais regarder le Soleil directement ou à travers une lentille convergente car toute l énergie du Soleil se concentrerait au fond de l œil, ce qui peut rendre une personne aveugle. III] Image donnée par une lentille convergente TP n 1 : Image donnée par une lentille convergente Matériel : Un banc d optique, une lentille convergente, un objet éclairé et un écran blanc. Ecran Banc optique Image nette Lentille Objet éclairé

5 1) A quelle condition observe-t-on une image d un objet sur l écran blanc? Il faut que l objet éclairé soit à une distance de la lentille supérieure à la distance focale de celle-ci. 2) Comment est l image sur l écran quand la lentille est proche de l objet? L image est plus grande que l objet éclairé et est renversée. 3) Comment est l image sur l écran quand la lentille est loin de l objet? L image est plus petite que l objet et est renversée. 4) Une fois l objet éclairé et la lentille placés, combien existe-t-il de positions possibles pour l écran afin d observer une image nette sur celui-ci? Une fois l objet éclairé et l écran placés, combien existe-t-il de positions possibles pour la lentille afin d observer une image nette sur l écran? Une fois l écran et la lentille placés, combien existe-t-il de positions possibles pour l objet éclairé afin d observer une image nette à l écran? Il n existe qu une seule position pour l écran, une fois la lentille et l objet placés pour obtenir une image nette sur l écran. De même pour la lentille et l objet éclairé. IV] Fonctionnement de l œil 1. Coupe de l oeil Document : Coupe et fonctionnement de l œil Le cristallin L humeur vitrée L iris L humeur aqueuse La rétine La pupille La cornée Milieux transparents Le nerf optique

6 1) La pupille laisse entrer la lumière dans l œil. Elle s ouvre ou se referme suivant la quantité de lumière reçue dans les yeux. 2) La lumière traverse successivement la cornée, l humeur aqueuse, le cristallin et l humeur vitrée avant d atteindre la rétine. Tous ces milieux sont transparents. 3) Les images des objets observés se forment sur la rétine qui est constituée de cellules en forme de cônes et de bâtonnets. La rétine joue le rôle d écran. 4) Le nerf optique transporte l énergie électrique au cerveau. 5) Le cristallin joue le rôle de la lentille. La distance cristallin-rétine est constante dans un œil, donc pour voir nettement des objets à des distances différentes, le cristallin se courbe grâce à des muscles qui agissent dessus : on dit que l œil accommode.

7 2. Les défauts de l œil Modélisation et défauts de l œil Œil normal Modélisation L image d un objet lointain ou proche se forme exactement sur la rétine pour un œil normal. Œil myope Correction de la myopie Un œil myope est trop convergent. L image de S se forme devant la rétine. La myopie se corrige avec une lentille divergente. Œil hypermétrope Correction de l hypermétropie Un œil hypermétrope n est pas assez convergent : l image de S se forme derrière la rétine. L hypermétropie se corrige avec une lentille convergente. Conclusion : La vision résulte de la formation d une image sur la rétine qui joue le rôle d écran. L image sur la rétine est nette. L œil est assimilable à une lentille convergente placée devant un écran. Le cristallin permet à l œil d accommoder, c'est-à-dire d avoir une image nette sur la rétine.

8 Remarques : Il existe deux autres défauts de l œil : l astigmatisme et la presbytie. - L astigmatisme : la cornée ressemble normalement à une sphère mais chez les personnes astigmates, elle ressemble à un ovale. Ce défaut entraîne une mauvaise perception de l image et une mauvaise vision de près comme de loin ( confusion entre H et N, E et B ) - La presbytie : c est une évolution naturelle de la vue liée à la perte de souplesse du cristallin. Les premiers signes se manifestent par des difficultés à voir de près. 3. Les illusions d optique C est une illusion qui trompe le système visuel humain ( œil + cerveau ) et aboutit à une perception déformée de la réalité. Elles peuvent survenir naturellement ou être créées par des astuces visuelles spécifiques qui permettent de mettre en évidence les principes de fonctionnement du système visuel humain.

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