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Ch 1 : Vision et imagesObjectifs:
- observer et caractériser les déviations des rayons lumineux à travers une lentille convergente.
- En déduire un fonctionnement de l’œil et de l’appareil photographique.
1- caractéristiques d’une lentille convergente Qu’arrive-t-il à un rayon de lumière lorsqu’il arrive
d’un milieu transparent sur un autre milieu transparent?
Il peut être dévié et/ou réfracté et souvent dévié suivant la relation de Descartes-Snell.
Qu’a-t-on observé, lors du TP pour les rayons réfractés à travers une lentille convergente?
- Tous les rayons passant par le centre optique de la lentille O sont réfractés mais ne sont pas déviés.
Axe optiqueAxe optiqueLentille
convergenteLentille
convergente
OO
- Tout rayon lumineux parallèle à l’axe optique sort de la lentille en passant par un même point sur l’axe optique, appelé foyer image F’
Axe optiqueAxe optiqueLentille
convergenteLentille
convergente
F’F’
OO
- Tout rayon lumineux passant par un même point de l’axe optique, appelé foyer objet F, sort de la lentille parallèlement à l’axe optique.
Axe optiqueAxe optiqueLentille
convergenteLentille
convergente
FF
OO
La distance qui sépare Le centre optique de la lentille O et le image F’ est la distance focale de la lentille notée f’(exprimée en m). L’inverse de cette distance focale est appelée la vergence V (exprimée en dioptrie (δ))
V = 1/f’
F et F’ sont symétriques par rapport au centre optique O et sont placés sur l’axe optique.
2- Construction de l’image d’un objet Pour construire l’image d’un objet CB, plan et
perpendiculaire à l’axe optique, il faut construire les images des points B et C. Pour cela il faut construire au moins 2 marches de rayons caractéristiques issus d’un point objet.
Lentille convergente
Lentille convergente
FF
Objet B
Objet B
CC
F’F’
Image B’C’
Image B’C’
Ou
Lentille convergente
Lentille convergente
FF
Objet B
Objet B
CC
F’F’
Image B’C’
Image B’C’
Rq: Une lentille convergente donne d’un objet BC, plan et perpendiculaire à l’axe optique, une image B’C’, elle aussi plane et perpendiculaire à l’axe optique.
Si un point A de cet objet est à l’aplomb de B et sur l’axe optique, alors son image A’ est aussi sur l’axe optique et à l’aplomb de B’.
Lentille convergente
Lentille convergente
FF
Objet B
Objet B
CC
F’F’
Image B’C’
Image B’C’
AA A’A’OO
3- Relations de conjugaison et de grandissement
Lors du TP nous avons pu observer que pour avoir une image nette sur un écran à travers une lentille convergente:
- la distance focale OF’ ou f’ et les valeurs algébriques OA et OA’ respectent la relation de conjugaison:
1/OA’ – 1/OA=1/f’
- La taille et le sens de l’image respectent la relation de grandissement:
γ = A’B’/AB = OA’/OA
4 - Modélisation de l’œil et de l’appareil photographique
Lors du TP nous avons pu modéliser l’œil et l’appareil photographique par un diaphragme, une lentille convergente et un écran. Voir doc. 1 doc. 2 et doc. 3 p 17
Pour observer une image nette sur la rétine de l’œil ou sur le capteur de l’appareil photographique, ces derniers vont soit déformer le cristallin pour l’un, soit modifier la distance entre l’objectif et le capteur pour l’autre. C’est l’accommodation pour l’œil et la mise au point pour l’appareil photographique.
Exercices n°1, 2, 7, 11, 12, 13, 15, 19, 20, 25, 26 p 21
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