Vision et images

Construction d'une image

Les lentilles

Différentes sortes de lentilles

En optique, les lentilles permettent grâce au phénomène de réfraction de dévier les rayons lumineux issus d'une source lumineuse. Elles sont de deux types : les lentilles convergentes dont le centre est plus épais que les bords et les lentilles divergentes qui ont des bords plus épais que le centre.

Lentilles convergentes et divergentes

Les lentilles convergentes font converger les rayons lumineux. Un objet lumineux lointain (à l'infini) émet des rayons parallèles entre eux. La lentille fait converger ces rayons vers un point caractéristique : le foyer principal image. La distance séparant ce foyer du centre optique de la lentille est appelé : distance focale. Cette distance focale est d'autant plus courte que la lentille est puissante.

Lentille convergente

Les lentilles divergentes font diverger les rayons lumineux. Les rayons parallèles issus d'un objet lumineux lointain, convergent alors en un point virtuel situé en deça de la lentille le foyer principal image. la distance entre ce point et le centre optique définit la distance focale. Plus cette distance est petite et plus les rayons émergeant sont divergent.

Lentille divergente

Si les rayons sont inclinés par rapport à l'axe optique, ils convergent vers un point appelé foyer secondaire image situé dans un plan parallèle à celui de la lentille et contenant le foyer principal image.

Plan focal

La vergence d'une lentille exprimée en dioptrie (symbole delta) correspond à l'inverse de la distance focale exprimée en mètre. Elle est positive pour une lentille convergente et négative pour une lentille divergente. Plus la vergence est grande (en valeur absolue) et plus la lentille est puissante.

BVergence

Construction d'une image à l'aide de rayons particuliers.

Pour construire l'image d'un point lumineux, on utilisera au moins 2 rayons particuliers.

Rayon passant par le centre optique de la lentille : Ce rayon n'est pas dévié.

Rayon arrivant parallèlement à l'axe optique : Il émerge en passant par le foyer principal image de la lentille.

Rayon passant par le foyer principal objet (point situé symétriquement au foyer principal image par rapport au plan de la lentille) : Il émerge parallèlement à l'axe optique.

L'image du point lumineux se forme à l'intersection de ces rayons.

Rayons caractéristiques
Rayons caractéristiques (lentille divergente)

Images réelles et virtuelles

Une image réelle peut-être recueillie sur un écran. Une image virtuelle n'existe pas mais on peut la voir à travers un système optique comme l'œil par exemple.

Lorsqu'une source lumineuse est située en deça du plan focal objet d'une lentille convergente, une image réelle se forme au delà du plan focal image de cette lentille. Cette image peut être recueillie sur un écran, elle est réelle. la lentille "fonctionne" en projecteur.

Image réelle

Lorsqu'une source lumineuse est située entre le plan focal objet d'une lentille convergente et la lentille, une image virtuelle se forme en deçadu plan focal objet de cette lentille. Cette image ne peut être recueillie sur un écran, elle est virtuelle. la lentille "fonctionne" en loupe : un œil situé au delà de la lentille verra la lumière provenir d'un point virtuel B2 donnant l'impression que l'objet est agrandi.

Image virtuelle

Simulation

Les images ci-dessus sont des captures d'une excellente animation flash  : http://www.sciences.univ-nantes.fr/sites/genevieve_tulloue/optiqueGeo/lentilles/lentille_mince.html

A signaler un très bon logiciel gratuit "OptGéo" pour construire vos figures d'optique géométriques : http://jeanmarie.biansan.free.fr/optgeo.html

Une petite "prise en main de ce logiciel : http://www.guilhaumont.fr/articles.php?lng=fr&pg=116 (désolé pour la qualité sonore ;-)

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