1. Généralités sur les lentilles

• Rappeler les 3 propriétés des rayons qui permettent de tracer l’image d’un objet. Faire un schéma pour chacun des 3 cas.

2. Définitions

• Schématisation : Par convention, on oriente l’axe optique dans le sens de propagation de la lumière et on choisit pour origine le centre optique O. On peut alors définir la grandeur algébrique , appelée distance focale. Cette distance notée f’ s’exprime en mètre. f’= =
  
  On définit aussi la vergence par

3. Relation de conjugaison
   
   Soit un objet AB perpendiculaire à l’axe optique, donnant une image A’B’ par la lentille de centre optique O. Rappeler la formule de conjugaison des lentilles.
   

• Placer la lettre F devant la lanterne, cela constituera notre objet.
• On utilise la lentille de vergence +8d . Placer l’objet à 30 cm devant la lentille.
• Que vaut  ?
• Chercher la position ’ de l’image.
• Caractériser l’image (virtuelle ou réelle, droite ou renversée, agrandie, plus petite ou de même taille)
• Mesurer la taille de l’objet et la taille de l’image.
• Vérifier la relation de conjugaison.
• Le grandissement g étant défini par la relation suivante , calculer le grandissement g .
• Vérifier la relation :

• On place maintenant l’objet à 40 cm devant la lentille.
• Avec un tracé à l’échelle (1 cm sur le papier correspond à 5 cm sur l’axe optique et en prenant un objet de 1 cm de hauteur), déterminer la position et la taille de l’image.
• Calculer g.
• Donner ses caractéristiques.
• Vérifier expérimentalement la position de l’objet et vérifier la valeur de g.

• On place maintenant l’objet de telle manière que = -50 cm.
• Déterminer la position de l’image avec la relation de conjugaison.
• Vérifier expérimentalement.

Conclusion : comment varie la taille de l’image d’un objet et la distance ’ quand on éloigne l’objet de la lentille ( l’objet étant toujours situé entre le foyer objet et l’infini) 

4. Objet considéré à l’infini.

• D’après la relation de conjugaison, déterminer la position de l’image dans le cas d’un objet situé à l’infini.
• Vérifier expérimentalement ce résultat. En pratique on ne peut pas se placer à l’infini mais à une distance suffisamment grande devant la distance focale pour retrouver approximativement le résultat théorique. Pour cela placer votre objet à 1m50 de la lentille et chercher la position de l’image.

• Placer maintenant votre objet à 7,5 cm devant la lentille. Schématiser le trajet des rayons lumineux.
• Où se trouve l’image ? la caractériser .
• Observer cette image.
• Quelle utilisation peut-on faire d’une telle lentille dans ces conditions ?

• Accoler maintenant les lentilles C₁= +8 d et C₂= + 2 d.
• Rechercher la position de l’image, pour un objet situé à 30 cm du centre optique.
• En déduire, à l’aide de la formule de conjugaison, la valeur de la vergence du système (C) constitué par les deux lentilles.

Conclusion Donner la relation entre C, C₁ et C₂

Matériel 

Elèves : 

• bancs d’optique avec lanterne et lettre.
• Ecran
• 1 support de lentilles
• 1 lentille +8 d , 1 lentille +2d
• Joints
• lampe de poche
• réglet

• Tableau magnétique
• Laser 5 faisceaux + alimentation
• Boîte de grosses lentilles magnétiques

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Bénédicte COLLIAU et  

Professeurs de sciences-physiques

Lycée Augustin Thierry 41000 Blois