Les lentilles et la formation des images

I- Les différents types de lentilles.

Une lentille est un bloc transparent (en verre ou en matière organique) limité par deux faces planes

ou sphériques.

Toutes les lentilles possèdent un axe de symétrie appelé axe optique passant par le centre de la

lentille.

Je retiens :

Il existe deux types de lentilles : Les lentilles convergentes à bord

mince et les lentilles divergentes à bord épais

COMMENT CLASSER LES LENTILLES EN DEUX CATEGORIES ?

Matériel : Boite de lentilles (5)

Expérimente : Complète le tableau ci-dessous en fonction de tes observations et du vocabulaire

proposé.

Distinction

par le

toucher

Observation d’un

texte

Nature de la lentille

(convergente / divergente)

Observation d’un

objet éloigné

Déviation d’un

faisceau à la sortie

de la lentille

Vocabulaire :

Une lentille est convergente quand son bord est plus mince que sa partie centrale.

Une lentille est divergente quand son bord est plus épais que sa partie centrale.

II- Foyer et distance focale d’une lentille convergente.

DETERMINATION DU FOYER D’UNE LENTILLE CONVERGENTE :

Matériels : source de lumière, lentille convergente, règle graduée, feuille de papier ou écran.

Expérimente : A l’aide d’une lentille convergente dirigée vers une source lumineuse de forte intensité

(soleil, projecteur…), vous essayerez d’obtenir une tache lumineuse sur un écran.

On appelle foyer d’une lentille (noté F) le point ou se concentre toute l’énergie lumineuse transportée par

la lumière. La distance entre le foyer F et la lentille s’appelle la distance focale notée f.

Observe et interprète :

1- Trouver le foyer F d’une lentille convergente et estimer sa distance focale en cm.

2- Placer une sonde thermométrique sur la plus petite tache lumineuse et observer les variations de

température

3- Faire un schéma légendé de l’expérience et rédiger une conclusion.

Je retiens:

Le foyer F d’une lentille convergente est le point où se concentre

l’énergie lumineuse provenant d’une source lointaine. La distance entre le

centre O de la lentille et son foyer est appelée distance focale (mesurée en cm).

Des tessons de bouteilles peuvent enflammer des brindilles sèches et provoquer des incendies.

Pourquoi ?

III- Image d’un objet donnée par une lentille convergente.

Au cinéma, l’objectif du projecteur joue le rôle d’une lentille convergente.

COMMENT OBTENIR AVEC UNE LENTILLE CONVERGENTE L’ IMAGE

NETTE D’UN OBJET SUR UN ECRAN ?

Matériels : Source lumineuse, écran lentille convergente, objet (lettres LT)

Expérimente :

Cas1 : Place l’objet lumineux (lettre LT) devant la source lumineuse

Déplace la lentille ou l’écran pour obtenir une image nette de l’objet sur la lentille.

Cas 2 : A partir du cas précédent (obtention de l’image nette) éloigne l’objet de la lentille, puis déplace

l’écran pour obtenir de nouveau une image nette.

Cas 3 : Rapproche l’objet de la lentille (5 - 10 cm) et déplace l’écran pour essayer d’obtenir une image

nette.

Cas 4 : Reproduis le rôle d’un projecteur de cinéma où l’image est agrandie par rapport à l’objet.

Observe et interprète :

1- Dans le cas 1, compare la distance objet-lentille à la distance focale (f=10 cm).

2- L’image est-elle « droite » (à l’endroit) ou « renversée » (à l’envers) par rapport à l’objet ?

3- Lorsque tu éloignes l’objet de la lentille, dois-tu rapprocher ou éloigner l’écran de la lentille pour

obtenir à nouveau une image nette ? La taille augmente-t-elle ou diminue-t-elle ?

4- Peux-tu obtenir une image sur l’écran dans le cas n°3 ? Cette image peut-elle être observée

directement, sans écran ?

5- Dans le cas 4, compare la distance objet-lentille à la distance focale (f=10 cm).

Conclusion : (à rédiger)

Dans quelle condition une lentille peut-elle donner une image nette d’un objet sur un écran ?

Voici un extrait de la BD d’Hergé, «Tintin au Congo ». Serais-tu capable, comme Tintin, de faire fuir ce pachyderme ?

Je retiens :

Une lentille convergente donne d’un objet lumineux une image

sur un écran si la distance objet / lentille est supérieure à la distance focale.

L’image obtenue est renversée.

Dans le cas contraire, on ne peut pas obtenir d’image sur un

écran, il faut placer l’œil derrière la lentille, c’est le cas de la loupe.

IV- Principe de formation des images.

1- Rayons lumineux particuliers.

Visualisons le trajet de différents rayons traversant une lentille convergente.

CAS 1 : Les rayons lumineux incidents passent par le centre optique.

Les rayons passant par le centre optique d’une lentille convergente ne

sont pas déviés

CAS 2 : Les rayons lumineux incidents sont parallèles à l’axe optique.

Les rayons lumineux incidents parallèles à l’axe optique, convergent au foyer

image de la lentille convergente.

2- Formation des images avec une lentille convergente.

Une lentille convergente donne de tout point d’un objet lumineux une image ponctuelle.

L’ensemble de ces points images constituent l’image de l’objet lumineux.

a) L’objet est placé à une grande distance de la lentille.

b) L’objet est placé à une distance 2f de la lentille.

3) L’objet est placé à une distance comprise entre f et 2f de la lentille.