Optique géométrique Guide

Aperçu

L'expérience d'imagerie par lentille convexe est l'une des expériences les plus classiques de l'optique géométrique. En modifiant la distance de l'objet (généralement une bougie) à la lentille, nous pouvons observer des images aux propriétés différentes. Cette expérience vise à vous aider à résumer comment la relation entre la distance de l'objet et la distance focale détermine les propriétés de l'image.

Contexte

Concepts clés

Formules et dérivation

Étapes de l'expérience

1. 1

   Explorer les conditions pour une image réelle réduite

   Réglez la distance focale $f=35\text{cm}$. Faites glisser la bougie jusqu'à $u=80\text{cm}$ (c.-à-d. $u > 2f$). Observez l'image derrière la lentille à droite. L'image est-elle inversée ou droite ? Est-elle agrandie ou réduite ?
2. 2

   Trouver une image réelle de même taille

   Ajustez la position de la bougie pour que la distance de l'objet soit exactement égale au double de la distance focale ($u = 2f = 70\text{cm}$). Observez si la taille de l'image est exactement la même que celle de l'objet. Notez la valeur de la distance de l'image $v$ à ce moment.
3. 3

   Explorer une image réelle agrandie

   Continuez à rapprocher la bougie de la lentille de manière à ce qu'elle se trouve entre une et deux distances focales ($f < u < 2f$). Observez le changement de l'image. Vous constaterez que l'image devient ____ et la distance de l'image $v$ devient ____ ?
4. 4

   Observer le point sans formation d'image

   Placez la bougie au foyer ($u = f = 35\text{cm}$). Observez les rayons réfractés, vous constaterez qu'ils sont parallèles entre eux. Pouvez-vous encore voir une image nette sur l'écran à ce moment ?
5. 5

   Explorer une image virtuelle agrandie

   Déplacez la bougie à l'intérieur du foyer ($u < f$). À ce moment, il n'y a pas de convergence de lumière du côté droit, mais une convergence de lignes virtuelles apparaît du côté gauche. C'est le principe de fonctionnement d'une loupe. L'image est-elle droite ou inversée à ce moment ?

Objectifs d'apprentissage

• Maîtriser les trois cas typiques d'imagerie par lentille convexe et leurs conditions d'application
• Comprendre comment la distance de l'image et la taille de l'image changent continuellement lorsque la distance de l'objet change
• Être capable d'effectuer des calculs quantitatifs simples en utilisant la formule d'imagerie de la lentille
• Clarifier la différence essentielle entre les images virtuelles et réelles dans l'évolution du trajet optique

Applications réelles

• Appareil photo : Quand $u > 2f$, forme une image réelle inversée et réduite
• Projecteur : Quand $f < u < 2f$, forme une image réelle inversée et agrandie
• Loupe : Quand $u < f$, forme une image virtuelle droite et agrandie
• Télescope/Microscope : Réalise une imagerie agrandie d'objets distants ou microscopiques grâce à la combinaison de plusieurs ensembles de lentilles

Idées reçues

Lectures complémentaires

• Wikipédia - Lentille