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LES LENTILLES CONVERGENTES – LE FOYERS

I.  Les lentilles

A.  Observation

Les lentilles sont faites le plus souvent en verre ou en matière plastique. Il existe deux types de lentilles : les lentilles divergentes et les lentilles convergentes. Les lentilles les plus répandues ont les faces sphériques convexes ou concaves, parfois planes, leur épaisseur n’est pas la même au centre qu’aux bornes.

B.  Classification

Les lentilles divergentes ont un bord plus épais que le centre tandis que les lentilles convergentes sont plus minces aux bornes qu’au centre.

    Les deux sortes de lentilles ont des propriétés différentes. Nous allons étudier les propriétés des lentilles minces convergentes (lentille sconvergentes dont l’épaisseur est faible devant le rayon des lentilles).

fig.a.                                   fig.b

         Lentilles convergentes  (fig.a)                                                                                       Lentilles divergentes (fig.b)

Remarque : La plupart des lentilles ont un axe symétrique appelé axe optique. Il passe par le centre O de la lentille, appelé centre optique.

II.  Existence de foyers

Si nous plaçons face au soleil une lentille convergente et après un écran nous observons une tâche sur l’écran qui varie selon que nous approchons ou éloignons l’écran. La tache passe par un minimum pour une position déterminée de l’écran ; nous formons ainsi sur l’écran l’image du soleil.

Remarque :

  • Il est fortement dangereux de régarder le soleil directement ou avec un instrument optique.
  • En raison de la distance du soleil, les rayons qui atteignent la lentille sont pratiquement parallèles à l’axe. La traversée de la lentille change leurs directions, les rapproche de l’axe, les fait convergé. D’où le qualificatif « convergente » donné à cette lentille.
  • Des rayons rigoureusement parallèles à l’axe convergeraient au centre de la tâche, point de l’axe appelé foyer. Le choix de ce mot vient de la chaleur qui s’y concentre au soleil.

Conclusion

Il existe deux foyers symétriques situés sur l’axe dans la lentille convergente : le foyer objet et le foyer image.

Leurs propriétés sont :

  • Le foyer objet (F) : tous les rayons sortant de ce point sont déviés parallèlement à l’axe par la lentille
  • Le foyer image (F’) : tous les rayons arrivant parallèlement à l’axe de la lentille convergent vers le foyer.

                                               Foyer objet                                                                                                                                                                                                                     Foyer image

III.  Distance focale – vergence

  • La distance focale : C'est la distance d’un foyer au centre de la lentille $f = OF = OF’$
  • La vergence : la vergence d’une lentille est l’inverse de sa distance focale. Elle est notée $C$ et est exprimée en dioptrie (&)

                                $C= \frac{1}{f}$ avec f: distance focale  en $m$

Remarque :

  • Une lentille est plus convergente que l'autre si sa distance focale est moins grande.
  • La vergence de l’ensemble de deux lentille $L_{1}$ et $L_{2}$ accolées est égale à la somme de leurs vergence $C= C_{1}+C_{2}$