CH 17 LES LENTILLES. Ex :au choix p206 ED et FM:p205

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1 CH 17 LES LENTILLES Tous les schémas d'optique doivent être réalisés au crayon et à la règle. Ex :au choix p206 ED et FM:p205 Objectifs: * Distinguer une lentille convergente d'une lentille divergente. * Trouver le foyer d'une lentille convergente et mesurer sa distance focale. *Savoir positionner une lentille par rapport à un objet pour obtenir une image nette de l'objet sur l'écran. * Utilisation d un simulateur de banc d optique. (Lentille)

2 I) Optique (Étudie les propriétés de la lumière. Elle étudie les propriétés de la lumière. A) Optique géométrique. La lumière est considérée comme une figure géométrique: une droite (lumineuse). Toutes les lois de la géométrie lui sont applicables. ( Thalès, Pythagore, ). ) Optique physique. La lumière est considérée comme une onde, la lumière se propage comme une "vague", elle peut contourner les obstacles de petites dimensions. Interférences lumineuses: lumière +Lumière = OSCURITE ( ID) lumière +Lumière = LUMIERE INTENSE ( IC) Diffraction optique: Selon la position d observation, on obtient soit des cercles alternés de lumière et d obscurité soit des lignes.

3 C) Définitions de bases. * Principe de propagation rectiligne. Dans un milieu transparent et homogène, la lumière se propage en ligne droite. *Rayons et faisceaux ( rayon limite ) Rayon limite1 S Faisceau de lumière. Rayons de lumière Rayon limite2 Faisceau divergent. Faisceau parallèle ou cylindrique. Faisceau convergent. S S S

4 D) Domaine de la vision. L œil humain est sensible uniquement dans le domaine de la lumière visible. Couleur Longueur d onde Lambda λ ( nm ) Le domaine de la lumière visible fait partie du spectre électromagnétique Rayons cosmiques R γ Rayons X R.X Ultra Violet U.V Infra Rouge I.R Onde radio Longueur d onde λ ( nm ) AUGMENTE VISILE La fréquence f ou ν ( nu ) DIMINUE

5 II) Les lentilles ( L ). Une lentille est constituée de matières transparentes ( verre, plastique ) Il existe deux types de lentilles : *Les lentilles convergentes = bords fins. *Les lentilles divergentes = bords épais. ) Lentille divergente ( bords épais ): A travers une lentille divergente l objet paraît plus petit à une certaine distance. Courbure vers l intérieur = convexe concave ou concave concave + concave = biconcave plan + concave = plan-concave Ménisque divergent Centre optique ( L ) Axe optique Symbole d une lentille divergente

6 II) Les lentilles ( L ). ) Lentille convergente ( bords fins ): A travers une lentille convergente l objet paraît plus grand à une certaine distance. Courbure vers l extérieur = convexe ou concave convexe + convexe = biconvexe plan + convexe = plan-convexe Ménisque convergent Centre optique ( L ) Axe optique Symbole d une lentille convergente on étudiera uniquement les propriétés des lentilles convergentes ( 2&1).

7 III) Propriétés des lentilles convergentes. A) Foyer et distance focale ( f ) d'une lentille. Lentille ( L ) FOYER ( image ) Centre optique O F Le foyer d'une lentille convergente est le point ( le lieu ) où convergent les rayons lumineux qui ont traversé la lentille. La distance focale ou focale d'une lentille convergente ( f ) est la distance entre le centre optique et le foyer. f

8 On retourne la lentille ( L ) FOYER ( objet ) F O FOYER ( image ) F Centre optique

9 ) Propriétés des rayons lumineux ( à apprendre par cœur ). 1) Tout rayon passant par le centre optique de la lentille n'est pas dévié. 2) Tout rayon passant par le foyer émerge parallèlement à l'axe optique. 3) Tout rayon parallèle à l'axe optique émerge et passe obligatoirement par le foyer ( L ) Déplace l écran Objet A Axe optique F f O F Image D f: distance focale ou focale D: distance objet-lentille

10 1) Tout rayon passant par le centre optique de la lentille n'est pas dévié. 2) Tout rayon passant par le foyer émerge parallèlement à l'axe optique. 3) Tout rayon parallèle à l'axe optique émerge et passe obligatoirement par le foyer Déplace l écran ( L ) Objet Objet A A Axe optique F f O F Image D

11 1) Tout rayon passant par le centre optique de la lentille n'est pas dévié. 2) Tout rayon passant par le foyer émerge parallèlement à l'axe optique. 3) Tout rayon parallèle à l'axe optique émerge et passe obligatoirement par le foyer ( L ) Déplace l écran Objet Objet A A Axe optique A Objet F f O F Image D

12 1) Tout rayon passant par le centre optique de la lentille n'est pas dévié. 2) Tout rayon passant par le foyer émerge parallèlement à l'axe optique. 3) Tout rayon parallèle à l'axe optique émerge et passe obligatoirement par le foyer Objet Virtuel Objet Objet A A Axe optique Objet A Principe de la la loupe loupe Principe de la loupe F Principe de la loupe Objet O A ( L ) F

13 ) Vergence d'une lentille V(δ) en dioptrie. V = f = 1 f 1 V ; 1 m = m -1 = δ ( dioptrie) Le cristallin de notre oeil est une lentille convergente. En moyenne la distance focale d'un adolescent est f=( cm ) avec l'âge cette distance augmente.

14 IV) Image d'un objet donnée par une lentille convergente Lentille Objet O A Axe optique Foyer Objet D F f O' Centre optique Foyer Image F' A' Image ' (E) A) D>f image sur l écran : On éloigne objet de la lentille on doit rapprocher écran. ) D>>f : image sur écran au foyer C) D<f pas d image sur l écran, loupe. On peut obtenir une image sur un écran si ce dernier est placé au-dessus du foyer "F" entre l objet et le foyer. Si l'objet se rapproche de la lentille, l'image obtenue est plus grande et renversée. Si l'objet est placé sur le foyer, l'image est claire à l'infini.