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Partie 2 : La lumière et l’image

Unité 5 :

Les lentilles minces

العدسات الرقيقة

Pr. HADRAMI Ayoub

Année scolaire : 2025/2026

Niveau : 2APIC

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I) Les lentilles minces :

Une lentille est un milieu transparent, homogène fabriqué en verre ou en plastique, délimitée par deux surfaces sphériques, ou une sphérique et l’autre plane ; elle est utilisée dans des appareilles optiques : microscope, lunette, appareil photographique…

1) Définition :

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2) Classification des lentilles minces :

Expérience : (doc 2 page 135)

On dirige un faisceau lumineux parallèle vers des lentilles à bords minces ainsi que vers d’autres à bords épais.

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  • Une lentille à bords minces fait se rapprocher les rayons lumineux jusqu’à ce qu’ils se rencontrent en un point : c’est une lentille convergente.
  • Une lentille à bords épais fait au contraire s’éloigner les rayons lumineux les uns des autres : c’est une lentille divergente.

Observation :

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Conclusion :

  • Les lentilles à bords minces, qui font converger les rayons lumineux parallèles : on les appelle lentilles convergentes de symbole :

  • Les lentilles à bords épais, qui font diverger les rayons lumineux parallèles : on les appelle lentilles divergentes de symbole :

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II- Les caractéristiques d’une lentille mince convergente :

1) le centre optique :

Le centre optique O est le centre de symétrie de la lentille.

2) L’axe optique principal :

L’axe optique principal est la droite passant par le centre optique et perpendiculaire au plan de la lentille.

Centre optique

O

L’axe optique principal

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3) Foyer principal image :

  • Le foyer principal image noté F’ d’une lentille convergente est le point où la lentille fait converger un faisceau de rayons parallèles à l’axe optique.
  • Le foyer objet F est la symétrie de F’ par rapport au centre optique.

4) La distance focale :

C’est la distance entre le centre optique O et le foyer image F’ qu’on la note par f, son unité est le mètre m.

f = OF’ = OF

O

F’

F

Distance focale f

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5) La vergence d’une lentille : قوة العدسة

 

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Exercice d’application :

  1. Donner le modèle de la lentille convergente en précisant, le centre optique, axe optique, et le foyer image et objet ?
  2. Calculer la vergence C1 de la lentille (L1) de distance focale f1 = 20cm.
  3. Calculer la distance focale f2 de la lentille (L2) de vergence C2 = 40δ.
  4. Déduire la lentille la plus convergente.

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III- L’image d’un objet par une lentille convergente :

1) Les conditions de Gauss :

Pour obtenir l’image la plus nette possible d’un objet sur un écran avec une lentille convergente, il faut réaliser les conditions de Gauss suivantes :

  • Le diaphragme doit être placé près du centre optique de la lentille (les rayons lumineux passent au voisinage du centre optique).
  • L’objet doit être situé au voisinage et perpendiculaire à l’axe optique (les rayons lumineux sont peu inclinés par rapport à l’axe optique).

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2) Les rayons particuliers :

  • Tout rayon incident parallèle à l'axe principal d’une lentille convergente émerge en passant par le foyer principal image F’.

  • Un rayon passant par le centre optique n’est pas dévié.

  • Tout rayon incident passant par F, foyer principal objet, émerge parallèle à l’axe optique.

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3) Étapes à suivre pour construire l’image d ’un objet :

  1. On modélise l’objet par une flèche AB perpendiculaire à l’axe optique en A
  2. On choisit une échelle convenable pour représenter la lentille et ses foyers et l’objet AB.
  3. Il faut placer l’objet AB de façon perpendiculaire à l’axe optique de la lentille.
  4. On construit le point B’, l’ image de B ( les 2 rayons particuliers).
  5. On obtient Le point A’ image de A qui se trouve sur l’axe optique par la projection perpendiculaire du point B sur l’axe optique.

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4) Construction géométrique de l’image d’un objet lumineux :

Un objet lumineux AB de 1,5cm de hauteur est placé perpendiculairement à l’axe optique d’une lentille convergente L de distance focale f = 2cm

On prend l’objet AB à différentes distances OA de la lentille convergente.

Cas 1 : OA > 2f

Avec OA = 5cm

A

B

B’

A’

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  • Dans ce cas ( OA > 2f ) les caractéristiques de l’image A’B’ est : réelle, renversée et de taille petite que l’objet AB.

Cas 2 : OA = 2f

Avec OA = 4cm

A

B

B’

A’

  • Dans ce cas ( OA = 2f ) les caractéristiques de l’image A’B’ est : réelle, renversée et de même taille que l’objet AB.

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Cas 3 : f < OA < 2f

Avec OA = 3cm

A

B

B’

A’

  • Dans ce cas ( f <OA <2f ) les caractéristiques de l’image A’B’ est : réelle, renversée et de taille plus grande que l’objet AB.

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Cas 4 : OA = f

Avec OA = 2cm

A

B

  • Dans ce cas ( OA =f ) les rayons lumineux émergents sont parallèles entre eux , l’image A’B’ se forme à l’infini

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Cas 5 : OA < f

Avec OA = 1cm

A

B

B’

A’

  • Dans ce cas ( OA <f ) les caractéristiques de l’image A’B’ est : virtuelle ,droite et de taille plus grande que l’objet AB.