06 Lentilles. Physique passerelle. hiver Lentilles. Les lentilles sont utilisées dans de nombreux appareils de la vie courante :

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1 06 Lentilles Physique passerelle hiver Lentilles Les lentilles sont utilisées dans de nombreux appareils de la vie courante : Il existe principalement deux types de lentilles : lentilles convergentes lentilles divergentes les bords sont plus fins que le centre les bords sont plus épais que le centre la double réfraction rabat les rayons incidents la double réfraction disperse les rayons incidents schéma avec foyer et centre optique Quelques définitions : lentille : foyer : centre optique : axe optique : distance focale : corps transparent conçu pour dévier les rayons lumineux. lieu vers lequel convergent les rayons lumineux parallèles (pour y mettre le feu). lieu tel que les rayons lumineux qui y passent ne sont pas déviés. droite passant par le centre optique et le foyer. distance entre une lentille et son foyer. 06. Lentilles Physique passerelle Page 1 sur 12

2 2. Signes conventionnels Voici les signes conventionnels utilisés pour résoudre les problèmes avec des lentilles : lentille convergente lentille divergente objet ou image ce qui est réel (présence de photons) ce qui est virtuel (illusion d optique) Il convient de bien faire la différence entre une image réelle et une image virtuelle : image réelle image virtuelle exemple : image sur un écran de beamer. point où convergent les rayons lumineux. présence de photons. si on la touche, elle colore nos doigts. exemple : image dans un miroir. d'où semblent provenir les rayons lumineux. illusion d optique. on ne peut pas la toucher. 3. Règle des trois rayons Les lentilles minces (et les miroirs sphériques) obéissent à la règle des trois rayons : 1) tout rayon passant par le centre optique n'est pas dévié. 2) tout rayon parallèle à l'axe optique est dévié en direction d'un foyer. 3) tout rayon passant par un foyer est dévié parallèlement à l'axe optique. 1) 2) 3) Examen d été 2014 : 06. Lentilles Physique passerelle Page 2 sur 12

3 4. Lentille convergente 1) Dans le cas suivant, l éloignement de l objet est supérieur à deux fois la distance focale de la lentille : œil, appareil photo 2) Ici, l éloignement de l objet est compris entre une fois et deux fois la distance focale de la lentille : beamer 06. Lentilles Physique passerelle Page 3 sur 12

4 3) Dans le cas suivant, l éloignement de l objet est inférieur à la distance focale de la lentille : loupe 5. Lentille divergente 4) Dans le cas suivant, l éloignement de l objet est supérieur à la distance focale de la lentille divergente : lunettes de myope 06. Lentilles Physique passerelle Page 4 sur 12

5 6. Miroirs sphériques 5) Dans le cas suivant, l éloignement de l objet est inférieur à la distance focale du miroir concave : miroir buccal de dentiste 6) Dans le cas suivant,l éloignement de l objet est supérieur à la distance focale du miroir convexe : dos de cuillère 06. Lentilles Physique passerelle Page 5 sur 12

6 7. Lois des lentilles Les lentilles minces (et les miroirs sphériques) obéissent à deux lois fondamentales. Première loi : =1 (page 158) est la position de l objet en mètres [m] est la position de l image en mètres [m] est la distance focale en mètres [m] Deuxième loi : = (page 158) est la position de l objet en mètres [m] est la position de l image en mètres [m] est la grandeur de l objet en mètres [m] est la grandeur de l image en mètres [m] Convention des signes : >0 convergente (concave) (page 158) <0 divergente (convexe), >0 réel <0 virtuel, >0 droit <0 renversé Exemple : On place un objet lumineux de 6 mm de hauteur à 50 mm du centre optique d une lentille divergente de focale -75 mm. a) A quelle distance du centre optique se trouve l image A B? Rép. : 30 mm b) L image A B est-elle réelle ou virtuelle? Rép. : virtuelle c) Quelle est la hauteur de l image A B? Rép. : 3,6 mm d) L image A B est-elle renversée ou droite? Rép. : droite Examen d hiver 2012 : 06. Lentilles Physique passerelle Page 6 sur 12

7 8. Exercices Exercice 1 a) b) c) d) Exercice 2 Exercice 3 Exercice Lentilles Physique passerelle Page 7 sur 12

8 Exercice 5 Exercice 6 Exercice 7 Exercice Lentilles Physique passerelle Page 8 sur 12

9 Exercice 9 Exercice 10 a) b) c) d) 06. Lentilles Physique passerelle Page 9 sur 12

10 Exercice 11 Exercice 12 Exercice 13 Exercice Lentilles Physique passerelle Page 10 sur 12

11 Exercice 15 Exercice 16 Exercice 17 (examen d été 2014) 06. Lentilles Physique passerelle Page 11 sur 12

12 Exercice 18 (examen d été 2012) Exercice 19 Un objet lumineux AB est situé à 250 mm du centre optique d une lentille convergente de focale +150 mm. a) A quelle distance du centre optique se trouve l image A B? Rép. : 375 mm b) L image A B est-elle réelle ou virtuelle? Rép. : réelle Exercice 20 Un objet lumineux AB est situé à 150 mm du centre optique d une lentille divergente de focale -100 mm. a) A quelle distance du centre optique se trouve l image A B? Rép. : 60 mm b) L image A B est-elle réelle ou virtuelle? Rép. : virtuelle Exercice 21 On projette sur un écran l image A B d un objet lumineux AB produite par une lentille convergente. La hauteur de l image A B mesure 48 mm. La distance de l objet AB au centre optique de la lentille est égale à 1,2 m et celle du centre optique à l écran vaut 36 cm. Calculer la hauteur de l objet AB. Rép. : 160 mm Exercice 22 Une lentille donne d un objet lumineux de 30 mm de hauteur, situé à 40 cm de son centre optique, une image réelle A B haute de 45 mm. a) Quelle est la distance séparant l écran du centre optique de la lentille? Rép. : 60 cm b) Quelle est la distance focale de la lentille? Rép. : 24 cm Exercice 23 Un objet lumineux AB est situé à 80 cm d un écran sur lequel on désire projeter une image A B de même taille que l objet AB. a) Quel type de lentille faut-il utiliser? Rép. : convergente b) A quelle distance de l objet faut-il placer la lentille? Rép. : 40 cm c) Quelle doit être la distance focale de la lentille? Rép. : 20 cm Exercice 24 (examen d hiver 2010) Exercice 25 (examen d été 2010) 06. Lentilles Physique passerelle Page 12 sur 12