Rubrique concernée : Images données par une lentille convergente

Titre de l'activité : La loupe

Cette activité termine l'étude des lentilles : le cas de figure est déjà rencontré, il faut prolonger l'étude par les conditions d'utilisation de la lentille dans le cas de la loupe. La simulation peut permettre, lorsque cela est possible, d'introduire la notion d'accommodation de l'œil sous forme de complément.

Présentation :

Expérience

Description : Observer une ligne d'écriture à travers une lentille de 10 δ.

Questions :
1- Quels sont la taille et le sens de l'image observée ?

l'image est de même sens (droite) et plus grande que l'objet.

2- De quels paramètres dépend l'image ?

L'image décrite précédemment n'est obtenue que si la distance entre la lentille et l'objet est faible.

Remarques :
Lorsque cette distance devient grande, il est possible d'observer une image à l'envers.
La distance oeil-loupe a peu d'influence sauf sur le champ obsservé.

Simulation

Description : le fichier raytrace loupe.ray contient une lentille de 10 δ, un objet et un faisceau associé au point-objet situé au sommet. Les rayons émergents pénètrent dans un ensemble optique modélisant un œil (diaphragme pour l'iris, lentille convergente pour le cristallin et écran pour la rétine). Le prolongement de ces rayons en avant de la lentille indique le point-image du point-objet à travers la loupe.

Déplacer l'objet pour amener l'image finale sur la "rétine" de l'œil.

Questions :
1- Quel est le critère dans cette simulation qui vous permet d'affirmer que l'œil voit net le point-objet représenté ?

Tous les rayons issus du point-objet, après la traversée de la loupe et du "cristallin", convergent en un seul point situé sur la "rétine".

2- Lorsque l'objet est situé en avant de F, l'œil simulé voit-il net le point-objet représenté ?

manisfestement non

3- Lorsque l'objet est situé entre F et la loupe, l'œil simulé voit-il net le point-objet représenté  ?

manifestement oui, mais si cette distance devient trop faible les rayons ne convergent plus en un point de la "rétine". C'est la modification du "cristallin" (accommodation) qui permet de rétablir la convergence sur la rétine, dans la limite du pouvoir d'accommodation de l'œil.

4- Lorsque l'objet est situé entre F et la loupe, l'œil observe une image de l'objet donnée par la loupe. Où se trouve cette image ? La décrire, faire un schéma. Envisager un cas particulier intéressant.

Quand l'objet est situé entre F et la loupe, l'image est droite, toujours plus grande que l'objet, toujours située en avant de la loupe (cette image est dite virtuelle).

Cas particulier : lorsque l'objet est situé en F, l'image est droite, toujours plus grande que l'objet, toujours située en avant de la loupe mais à l'infini (cette image est toujours dite virtuelle)

Conclusion

L'utilisation d'une lentille convergente comme loupe impose de placer l'objet entre son foyer objet et son centre optique.
L'image est de même sens et plus grande que l'objet.
La position de l'objet n'est pas unique, on parle de latitude de mise au point (phènomène lié à l'accommodation par l'œil).

 

Connaissances de référence disponibles :
Loupe_description.htm
Loupe_grossissement.htm
Loupe_map.hm
Loupe_puissance.htm

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Images disponibles :
loupe.gif
loupe_description.gif
loupe_map-01.gif
loupe_map-02.gif
loupe_pp.gif
loupe_pr.gif
loupe_puissance-01.gif
loupe_puissance-02.gif