Rubrique concernée : Images données par une lentille convergente

Titre de l'activité : Modélisation géométrique d'une lentille mince convergente

Après l'étude des conditions d'obtention d'une image à travers une lentille convergente, cette activité s'insère dans la construction de l'image dans le cas d'une lentille convergente mince, construction précédée de la définition des grandeurs caractéristiques décrivant le modèle des lentilles minces.

Présentation :

• Une expérience permet d'observer le point caractéristique étudié : le foyer image (foyers principaux seulement, mais une activité complémentaire généralise cette notion aux foyers secondaire).
• Une simulation permet de préciser ces notions et de préparer la construction de l'image par des rayons particuliers.

Foyer Image

Expérience

Description : un matériel didactique montre le point de convergence d'un faisceau de rayons parallèles à l'axe optique principal.

Questions :
1- Décrire le faisceau émergent.

Le faisceau converge en un point de l'axe optique

2- Tracer quelques rayons sur le schéma.

Simulation

Description : le fichier raytrace foyer_im.ray contient une lentille épaisse et son modèle de lentille mince comme ci-dessous. l'élève rajoute des rayons parallèles à l'axe optique.

.

Questions :
1- Où convergent les rayons ?

les rayons émergents convergent en un point de l'axe optique, le foyer image.

2- Qu'observe-t-on si on translate les rayons ?
3- Quelle est la différence entre les deux modèles de lentille ?

Le foyer reste fixe quand on utilise des rayons non centraux, mais dans le modèle des lentilles minces seulement.

Conclusion

Lorsque le faisceau de rayons incidents est parallèle à l'axe optique, le point de convergence des rayons émergents s'appelle le foyer principal image ; on le note toujours F'

Connaissances de référence disponibles :
Foyer principal image

La simulation permet en outre de mettre en évidence la différence entre le modèle des lentilles épaisses et le modèle simplifiée des lentilles minces.

Images disponibles :
exp_foyer.gif
foyer im_ray.gif (lentille épaisse et lentille mince) sans les rayons
foyer image01.gif (lentille épaisse et lentille mince) avec les rayons
foyer image02.gif (lentille épaisse et lentille mince) avec les rayons translatés
foyer image schema.gif (définition pour lentille mince)