Formation d'image réelle par une lentille convergente en physique-chimie Seconde - Vision et image

Pour qu'une lentille convergente forme une image réelle, il faut que :

• 1 L'objet soit placé à une distance supérieure à la distance focale de la lentille (OA > f')
• 2 L'objet ne soit pas au foyer de la lentille
• 3 L'objet soit réel (non virtuel)

• 1 Objet à l'infini → image dans le plan focal image
• 2 Objet à 2F → image à 2F', même taille, renversée
• 3 Objet entre F et 2F → image réelle, agrandie, renversée
• 4 Objet à la distance focale → pas d'image nette (rayons parallèles)

• 1 Rayon parallèle à l'axe → passe par le foyer image F'
• 2 Rayon passant par le foyer objet F → sort parallèle à l'axe
• 3 Rayon passant par le centre optique O → n'est pas dévié

1. 1 Prendre un point B de l'objet
2. 2 Tracer deux rayons particuliers issus de B
3. 3 L'intersection des rayons donne B', image de B
4. 4 Tracer la perpendiculaire à l'axe passant par B' pour obtenir A'
5. 5 L'image A'B' est l'ensemble des points ainsi construits

La relation de conjugaison lie les positions de l'objet et de l'image :

Où :

• OA : distance objet-lentille (négative si objet réel)
• OA' : distance image-lentille (positive si image réelle)
• f' : distance focale de la lentille
• OF' : distance focale image

À partir de la relation de conjugaison :

Donc :

Cette formule permet de calculer la position de l'image connaissant la position de l'objet et la distance focale.

Le grandissement γ est le rapport entre la taille de l'image et la taille de l'objet :

Où :

• A'B' : hauteur de l'image
• AB : hauteur de l'objet
• OA' : distance image-lentille
• OA : distance objet-lentille

• 1 γ > 0 : image droite (même sens que l'objet)
• 2 γ < 0 : image renversée (sens opposé à l'objet)
• 3 |γ| > 1 : image agrandie
• 4 |γ| < 1 : image réduite
• 5 |γ| = 1 : image de même taille

• 1 Position : OA' > 0 (du côté de la lumière émergente)
• 2 Nature : réelle (formée par convergence réelle des rayons)
• 3 Orientation : généralement renversée (γ < 0)
• 4 Grandeur : variable selon la position de l'objet
• 5 Observabilité : peut être projetée sur un écran

Un appareil photo utilise une lentille convergente (objectif) pour former une image réelle de l'objet sur le capteur ou la pellicule.

L'objectif focalise la lumière pour former une image nette et inversée.

Le capteur capture l'image réelle formée par la lentille.

• 1 Projection de diapositives et films
• 2 Microscopes optiques
• 3 Télescopes astronomiques
• 4 Appareils de projection
• 5 Systèmes d'imagerie médicale

• 1 Une lentille convergente (f' = 10 cm par exemple)
• 2 Un banc optique avec supports
• 3 Un objet lumineux (lettre F ou objet fléché)
• 4 Un écran blanc pour visualiser l'image
• 5 Une règle graduée

1. 1 Placer l'objet à une distance supérieure à la distance focale (ex : 20 cm)
2. 2 Déplacer l'écran jusqu'à obtenir une image nette
3. 3 Mesurer les distances objet-lentille et lentille-image
4. 4 Observer la nature de l'image (renversée, agrandie/réduite)
5. 5 Comparer avec les prédictions théoriques

Quand l'objet est à l'infini (ou très éloigné), les rayons lumineux sont parallèles.

L'image se forme dans le plan focal image de la lentille.

Les rayons convergent au foyer image F'.

Applications : télescopes, photographie de paysages lointains.

Quand l'objet est placé à 2F, l'image se forme aussi à 2F'.

L'image est de même taille que l'objet (γ = -1).

L'image est renversée et réelle.

Cette configuration est utilisée pour des projections de même taille.

On utilise la relation de conjugaison : 1/OA' - 1/OA = 1/f'

Avec OA = -30 cm et f' = 10 cm

L'image se trouve à 15 cm de la lentille du côté de la lumière émergente.

Le grandissement est donné par : γ = OA'/OA

Le grandissement est de -0,5.

On utilise la relation : A'B' = γ × AB

La valeur absolue de la taille de l'image est de 1,0 cm.

OA' = +15 cm (positif) → l'image est réelle

γ = -0,5 (négatif) → l'image est renversée

|γ| = 0,5 < 1 → l'image est réduite

L'image est réelle, renversée et réduite.

• L'objet doit être placé à une distance supérieure à la distance focale
• OA > f' (distance objet-lentille > distance focale)
• Les rayons convergent réellement
• L'image se forme du côté de la lumière émergente

• Relation de conjugaison : 1/OA' - 1/OA = 1/f'
• Grandissement : γ = A'B'/AB = OA'/OA
• Image réelle : OA' > 0
• Image renversée : γ < 0

• Appareils photographiques
• Projecteurs
• Microscopes
• Télescopes
• Systèmes d'imagerie