10.1. Différentes sortes de lentilles
Expérience :
- On montre différentes lentilles et leurs effets sur des rayons lumineux.
Les lentilles sont constituées de matériaux transparent, verre ou matière plastique. Leur effet sur la lumière dépend de leurs formes.
Après avoir traversé une lentille, les pinceaux lumineux peuvent se rapprocher les uns des autres : la lentille est alors dite convergente. Les bords d’une lentille convergente sont minces.
Si les rayons divergent, la lentille est dite divergente. Les bords d’une lentille divergente sont épais.
10.2. Foyer et distance focale
Notre étude se limitera à l’étude des lentilles convergentes de faibles épaisseurs, appelées aussi lentilles minces.
Expérience :
- Avec une lentille mince, nous mettons en évidence un point particulier de la lentille par lequel les rayons lumineux ne sont pas déviés. Ce point est appelé le centre optique et il est souvent le centre de symétrie de la lentille.
Un rayon lumineux passant par le centre optique d’une lentille n’est pas dévié
Expérience :
- Observation du soleil (ou d’une source de lumière lointaine) à travers une lentille mince et observation sur un écran.
- On peut montrer que l’énergie concentrée du Soleil par une lentille mince convergente peut enflammer une feuille de papier.
On observe l’image réduite de l’objet observé. Si les rayons provenants de l’objet sont parallèles à l’axe optique de la lentille, l’image nette se forme en un point particulier appelé foyer et noté F.
Plus le foyer est proche de la lentille, plus celle-ci est convergente.
La distance OF est appelée distance focale de la lentille est elle est notée f.
Une lentille convergente permet de concentrer la lumière qu’elle reçoit. Cette concentration de lumière est également une concentration d’énergie.
Il faut donc être prudent lorsque l’on observe une source de lumière brillante en plaçant l’oeil près du foyer : on risque de se brûler la rétine de l’oeil. Les jumelles ou les téléscopes sont constitués de lentilles convergentes.
10.3. Mise au point
Expérience :
- un objet image est placé à 20 cm environ de la lentille est éclairé par une source de lumière. Son image est visible sur un écran situé derrière la lentille.
Une image se forme sur l’écran. Cette image est floue. Si on déplace l’écran, on finit par obtenir une image nette de l’objet. Mais cette image est renversée et se situe au delà du foyer.
Cette recherche s’appelle faire la mise au point.
On peut également observer l’objet directement en plaçant l’œil à la place de l’écran.
Si on approche l’objet de la lentille, son image grandit de façon régulière.
La taille de l’objet dépend de la distance de l’objet à la lentille.
Si on continue à rapprocher l’objet en-deça de la distance focale, l’image continue à grandir, mais n’est plus visible sur un écran, mais reste visible à l ‘œil nu.
Dans ce cas, la lentille joue le rôle d’une loupe
Une loupe donne d’un objet une image droite, visible à l’œil nu, mais non observable sur un écran.
