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4 Lentilles convergentes 32 3 Passage de la lumière à travers une lentille convergente mince Distance focale et vergence Puisqu'en général une lentille est 

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La distance f' = OF' est la distance focale image : elle est positive pour une lentille convergente et négative pour une lentille divergente La vergence C est 

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La distance focale f d'une lentille caractérise cette convergence ou di- vergence Par exemple, pour une lentille convergente, l'endroit où un faisceau de rayons 

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Quelle doit ˆetre la distance focale de cette lentille convergente ? SOLUTION : L' exercice ne donne pas l'indice n ni les rayons de courbure des faces de la lentille  

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- Mesurer la distance focale de deux lentilles accolées pour deux lentilles convergentes et pour une lentille convergente et une divergente (donnant une résultante 

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r centre optique O : point d͛intersection entre l͛axe optique et la lentille convergente r foyer objet F et foyer image F͛ : points caractéristiques de la lentille, 

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C3 1 2 Obtenir avec une lentille convergente l'image d'un objet sur un écran C3 1 1 Extraire Pour la première lentille, la distance focale est de 4 cm = 0,04 m 

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Distance focale : Elle est définit par la distance entre le centre optique et le foyer principale image, elle est notée f'

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La lentille utilisée est une lentille convergente de distance focale 10 cm Distance Objet - lentille Image Distance lentille- image 40 cm Observable sur l'écran 

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Classe de 1èreS Chapitre 13 Physique

1

Chapitre 13 : Les lentilles convergentes

Introduction :

Après l"étude du miroir plan qui intervient quelque fois dans les instruments d"optique, nous

allons voir un des composants essentiels des instruments, les lentilles. La plus " simple » d"entre

elles est la lentille convergente, c"est celle que nous étudions ici. On va voir comment, par des schémas géométriques, on peut modéliser l"action d"une lentille convergente sur la lumière. Nous verrons également que pour utiliser ces lentilles en pratique, il convient de connaître

certaines grandeurs qui leur sont associées, et de les utiliser dans des relations mathématiques.

Il convient de savoir tout d"abord que la lentille dévie la lumière à l"aide d"une double réfraction : I La modélisation géométrique d"une lentille et ses points particuliers :

Expérience en même temps

⮚ Modélisation : Etant donné que nous considérons que les rayons de courbures sont très grands devant l"épaisseur de la lentille (lentille mince), la modélisation de la lentille n"aura pas d"épaisseur. ⮚ Le centre optique : Il est définit par le point d"intersection entre la lentille et l"axe optique et est noté O. Tout rayon passant par l"axe optique n"est pas dévié. ⮚ Le foyer principal image : Tous les rayons parallèles à l"axe optique arrivant sur la lentille se coupent après la lentille en un point noté F", est appelé foyer principal image.

¨ Distance focale :

Elle est définit par la distance entre le centre optique et le foyer principale image, elle est notée f".

On a donc : f" =

OF" (= -)OF)

¨ Vergence :

Elle est définit par :

"1 fC=

C"est cette vergence qui caractérise la lentille et qui nous permet de la choisir pour une utilisation

donnée.

Une lentille est

très convergente si la distance focale est courte et la vergence élevée.

Lentille

Convergente

Axe optique

O F" f" f" : distance focale en mètre (m).

C : vergence en

dioptrie (δ)

Classe de 1èreS Chapitre 13 Physique

2 ⮚ Le foyer principal objet :

Tous les rayons issus de ce point (

noté F) et arrivant sur la lentille sortiront de la lentille parallèles à l"axe optique.

Remarque :

Attention les grandeurs sont algébriques.

III Image donnée par une lentille convergente : Expériences bougie + banc optique

1) L"objet est situé à l"infini :

On considère alors que tous les rayons issus de chaque point-objet et arrivant sur la lentille sont

parallèles :

Alors l"image se forme au foyer principal image.

2) L"objet est situé entre l"infini et le foyer principal objet : ⮚ L"image est alors toujours renversée. ⮚ Si on rapproche l"objet de F, l"image s"éloigne de F", il faut donc reculer l"écran pour avoir une image nette. 3) L"objet est situé entre le foyer principal objet et le centre optique : ⮚ L"image va se former du même côté que l"objet , ainsi on ne peut l"observer qu"en regardant à travers la lentille. ⮚ L"image est plus grande que l"objet et est droite. ⮚ Si on place l"objet précisément sur le foyer principal objet, on obtient la configuration de la loupe avec une image nette qui se forme sur la rétine de notre oeil (rayons parallèles). Donc plus on rapproche A de F (sans le dépasser) plus l"image est grande. IV Relations des lentilles minces : voir transparent

Matériel :

⮚ Appareil de Tanguy ⮚ Banc optique + accessoires F

F" O F

Les élèves construisent avec les trois rayons A B A" B" O F A B F" A" B"

Exercices n°10 et11 p 281

Exercices n°14,19 et 23 p 282-284

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