Rubrique concernée : Images données par une lentille convergente

Titre de l'activité : Lentilles convergentes

Simulation : Construction de l'image d'un objet à l'infini

Description :
Lancer le logiciel Raytace puis construire un modèle de lentille mince (utiliser l'aide ou un bouton du menu).
Pour un objet AB situé à l'infini, le point A étant sur l'axe optique, nous savons déjà que l'image de A est F' et ainsi tous les rayons parallèles à l'axe optique vont converger en F '.
Le point B envoie des rayons parallèles faisant le même angle  α avec l'axe optique. Ce sont ces rayons que l'on va faire apparaître dans la simulation.
Créer un faisceau de 5 rayons parallèles inclinés d'un angle α par rapport à l'axe optique.

Aides Raytrace disponibles :
Créer une lentille mince
Faisceau de rayons parallèles
Tracer une ligne
Déplacer un élément
Déplacer ou incliner un (ou des) rayon)

Vous pouvez obtenir une fiche à imprimer et à compléter que vous intégrerez dans votre cours,

Questions :
1- Où convergent ces rayons ?

Les rayons convergent en un seul point.

2- Qu'observe-t-on si on translate ces rayons ?

Le déplacement en translation de l'ensemble du faisceau ne modifie pas le point précédent qui reste fixe.

3- Qu'observe-t-on si on incline différemment ces rayons ?

Le point de convergence du faisceau de rayons parallèles décrit un plan perpendiculaire à l'axe optique lorsqu'on modifie l'inclinaison du faisceau par rapport à l'axe optique.

4- Le résultat de ces observations est-il en relation avec la position du foyer F ' ?

Ce plan est perpendiculaire à l'axe optique et passe par F '.

Remarques : différence entre les deux modèles de lentille

Pour la lentille épaisse, la convergence en un point et l'existence du plan décrit ne sont qu'approchées (d'autant mieux que le faisceau est peu incliné sur l'axe optique)

Conclusion :
Un faisceau de rayons parallèles inclinés d'un angle α sur l'axe optique, donne des rayons émergents qui passent tous par un point du plan perpendiculaire à l'axe optique principal en F ' (c'est le point S' du schéma ci-dessous, ce plan s'appelle le plan focal image).
Pour construire S' il suffit de tracer le rayon du faisceau incident qui passe par O, sans être dévié.

On résume cette construction en affirmant qu'un objet à l'infini a son image dans le plan focal image.

Connaissances de référence disponibles :
Objet_infini

Images disponibles :
Foyer_secon_image.gif
plan_focal_image01.gif
plan_focal_image02.gif

Description :
Créer un modèle de lentille mince convergente puis un rayon quelconque. Vous pouvez ajouter des rayons particuliers et utiliser les propriétés du centre optique et des foyers pour trouver la méthode permettant de construire le rayon émergent correspondant au rayon incident quelconque.

Question :
Rédiger la méthode pour tracer le rayon émergent d'un rayon incident quelconque.