Les lentilles minces

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Fiches
Classe(s) : 1re ST2S | Thème(s) : La propagation de la lumière dans le processus de la vision

A Deux types de lentilles

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Lentilles à bords minces, convergentes

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Lentilles à bords épais, divergentes

B Les propriétés des lentilles

Lorsqu’un faisceau comportant des rayons parallèles est envoyé sur une lentille parallèlement à l’axe optique, on observe :

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Pour une lentille convergente : les faisceaux se rapprochent et convergent en un point F’.

Pour une lentille divergente : les faisceaux s’écartent et semblent provenir d’un point : le foyer principal image.

C Les faisceaux particuliers

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On utilise les propriétés de trois faisceaux pour construire l’image A′B′ d’un objet AB orthogonal à l’axe optique. On a les faisceaux issus de B :

le faisceau parallèle à l’axe optique, qui converge en F′, en rouge ;

le faisceau passant par le centre optique, qui n’est pas dévié, en bleu ;

le faisceau passant par F et qui ressort parallèle à l’axe optique, en vert.

L’intersection des trois faisceaux précédents permet de trouver le point image B′.

Le grandissement ã obtenu est : γ = AB′¯AB¯. Il est positif lorsque l’objet et l’image sont de même sens et négatif lorsqu’ils sont de sens contraire.

Si l’objet est placé entre l’infini et le foyer objet F, alors l’image A′B′ se forme de l’autre côté de la lentille, elle est réelle, renversée et peut être observée sur un écran. Le grandissement est alors négatif.

Si l’objet est placé entre le foyer objet F et le centre optique, alors l’image A′B′ se forme du même côté de la lentille, elle est virtuelle, droite et ne peut pas être observée sur un écran. Le grandissement est positif. On utilise la lentille en tant que loupe (voir ci-contre).

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D La distance focale f’ et la vergence C

La distance focale f′ exprimée en mètre (m) est la distance OF′. C’est une grandeur caractéristique de la lentille : f = OF′.

Cette distance est positive pour les lentilles convergentes et négative pour les lentilles divergentes.

L’inverse de la distance focale f’ s’appelle la vergence C (ou V) de la lentille. Elle s’exprime surtout en dioptrie (δ) ou en m–1 : C = 1f.

E La vergence de deux lentilles minces accolées

L’utilisation de lentilles minces accolées est fréquente : le port de lentilles cornéennes (ou verres de contact) apporte du confort au patient. Cela peut atténuer les aberrations ou modifier une convergence.

Si l’épaisseur totale des deux lentilles L1 et L2 de vergence C1 et C2 est faible, alors l’ensemble est équivalent à une lentille mince unique de centre optique O dont la vergence C est la somme des vergences des lentilles L1 et L2 : C = C1 + C2.

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