Aurélie 28/11/08
 

 

Lentilles, l'oeil.

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Que se passe-t-il quand la lumière traverse une lentille ?

Une lentille est un milieu transparent limité par deux surfaces dont l'une au moins n'est pas plane.

Après avoir traversé une lentille convergente, un faisceau lumineux issu d'une source éloignée converge en un point (schémas b, c, d ).

Après avoir traversé une lentille divergente, un faisceau lumineux issu d'une source éloignée diverge, s'élargit ( schéma a).

Lentilles, foyers et images : comment obtient-on une image à l’aide d’une lentille convergente ?

Un rayon passant par le centre optique d'une lentille mince n'est pas dévié.

Tout rayon incident parallèle à l'axe principal d'une lentille convergente émerge en passant par le foyer principal image F'.

Tout rayon incident parallèle à l'axe principal d'une lentille divergente émerge en semblant provenir du foyer principal image F'.


Tout rayon incident passant par le foyer principal objet F d'une lentille convergente émerge parallèlement à l'axe principal de cette lentille.

 

Tout rayon incident semblant passer par le foyer principal objet F d'une lentille divergente émerge parallèlement à l'axe principal de cette lentille.

On appelle distance focale la grandeur f= OF'. (mesure algébrique)

Si f ' >0, la lentille est convergente. Si f '<0, la lentille est divergente.

On appelle vergence C d'une lentille l'inverse de sa distance focale. La vergence s'exprime en dioptries (d).

Tracés des rayons émergents de la lentille correspondant à un rayon incident :

Dans certaines positions de l'objet par rapport à la lentille, une lentille convergente permet d'obtenir une image sur un écran.

On appelle objet de petites dimensions le point d'intersection des rayons incidents où de leur prolongement. Si un objet A est réel, le faisceau incident issu de celui-ci est divergent et un objet réel est situé à gauche de la lentille.

On appelle image ponctuelle le point d'intersection des rayons émergeants où de leur prolongement. une image réelle est située à droite de la lentille.

Une image virtuelle est située à gauche de la lentille.

Pour obtenir des images de bonne qualité, on doit se placer dans les conditions de Gauss :

- Le faisceau doit traverser la lentille au voisinage du centre optique. (Observer des objets de petite dimension au voisinage du centre optique).

- Les rayons incidents doivent faire un angle faible avec l'axe optique de la lentille.(Diaphragmer la lentille).





 

Web

www.chimix.com


Pour déterminer graphiquement la position de l'image d'un objet par une lentille, il suffit de tracer le trajet de quelques rayons issus de cet objet (deux suffisent) en appliquant les règles suivantes:
  1. Un rayon passant par le centre optique d'une lentille n'est pas dévié.
  2. Un rayon parallèle à l'axe principal d'une lentille émerge en passant par le (ou en semblant provenir du) foyer principal image F'.
  3. Un rayon passant (ou semblant passer) par le foyer principal objet émerge de la lentille parallèlement à son axe principal.

l'objet se trouve entre le centre optique et le foyer principal objet : la lentille fonctionne en loupe.


Il existe deux types de lentilles, convergente et divergente.

 Une lentille convergente concentre pour une source éloignée l'énergie lumineuse en son foyer.

D: Diamètre d'ouverture. e: Epaisseur.

Une lentille est dite mince si son épaisseur e est faible devant son diamètre D

Une lentille mince à bords minces est convergente.

Une lentille mince à bords épais est divergente.

A : convergente ; B : divergente.

Au toucher, une lentille convergente est plus épaisse au centre que sur les bords.

De plus une lentille convergente peut être utilisée en loupe.


Protocole pour trouver expérimentalement le foyer d'une lentille convergente.

Rechercher l'image d'un objet éloigné, image donnée par une lentille convergente.

Mesurer la distance séparant la lentille de son image sur l'écran.


La vision résulte de la formation d.une image sur la rétine, interprétée par le cerveau.

Les verres correcteurs et les lentilles de contact correctrices sont des lentilles convergentes ou divergentes.

Les éléments de l'oeil : modèle élémentaire.

Sur le schéma, comment a t-on modélisé l'ensemble ( cornée-cristallin) de l'oeil d'une part et la rétine d'autre part ?

le système optique de l'oeil : le cristallin joue le rôle de lentille convergente

un faisceau incident parallèle frappant cette lentille converge sur la rétine, c'est à dire au foyer principal image de la lentiile.

Le cristallin se modifie quand l'objet se rapproche.

Nommer ce phénomène et préciser le type de modification.

Accommodation : le cristallin modifie sa courbure, il devient plus bombé. Sa distance focale augmente.

Pratiquer une démarche expérimentale pour expliquer les défauts de l’oeil et leur correction (myopie, hypermétropie)

Un oeil myope reçoit un faicsceau de lumière parallèle.

Compléter le trajet des rayons de lumière pénétrant dans cet oeil sur le schéma ci-dessus :

L'oeil myope souffre d'être trop convergent ou trop long ; l'image se forme en avant de la rétine et la vision de loin est floue. Correction : lentille divergente.

Pour corriger la myopie, des interventions chirurgicales sont désormais possibles mais le port de lentilles divergentes reste fréquent.

L'oeil hypermétrope souffre d'être trop divergent ou trop court ; l'image se forme en arrière de la rétine.

Correction : lentille convergente.




Dans quels milieux et à quelle vitesse se propage la lumière ?

La lumière peut se propager dans le vide et dans des milieux transparents comme l'air, l'eau et le verre.

Vitesse de la lumière dans le vide (3 × 10 8 m/s ou 300 000 km/s).

Traduire par une relation mathématique la relation entre distance, vitesse et durée.

distance (mètre) = vitesse ( mètre / seconde) * durée ( seconde).



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