Formation d'image réelle avec lentilles convergentes - Physique-Chimie Seconde

Une image réelle est une image formée par l'intersection réelle des rayons lumineux émergents d'une lentille convergente. Elle peut être observée sur un écran placé à l'endroit de l'image.

Contrairement à une image virtuelle, les rayons lumineux passent effectivement par le point image.

Pour qu'une lentille convergente forme une image réelle, l'objet doit être placé à une distance supérieure à la distance focale de la lentille.

Soit OA > f, où OA est la distance objet-lentille et f la distance focale.

• Objet à l'infini : image au foyer image
• Objet à une distance supérieure à 2f : image entre F' et 2F', réduite
• Objet à 2f : image à 2F', de même taille
• Objet entre f et 2f : image après 2F', agrandie

• Formée par intersection réelle des rayons lumineux
• Peut être projetée sur un écran
• Est inversée par rapport à l'objet (renversée)
• Position dépend de la distance objet-lentille

On place l'objet AB perpendiculairement à l'axe optique, avec A sur l'axe optique.

On trace deux des trois rayons particuliers issus de B :

• Rayon parallèle à l'axe → passe par F'
• Rayon passant par O → non dévié
• Rayon passant par F → devient parallèle à l'axe

L'intersection des rayons (ou de leur prolongement) donne B'. A' est sur l'axe optique.

La position de l'image réelle est donnée par la formule de conjugaison :

Où :

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

Le grandissement γ est donné par :

Où A'B' est la taille de l'image et AB celle de l'objet.

Si |γ| > 1, l'image est agrandie.

Si |γ| < 1, l'image est réduite.

Comme OA' > 0, l'image est réelle. Elle se forme à droite de la lentille et peut être observée sur un écran. La distance objet-lentille (30 cm) est supérieure à la distance focale (10 cm), ce qui est conforme à la condition de formation d'image réelle.

Le grandissement γ = -2 signifie que l'image est agrandie (|γ| > 1) et inversée (signe négatif). L'image est réelle car OA' > 0 et peut être observée sur un écran.

On vérifie : OA = -30 cm > f = 15 cm, donc la condition de formation d'image réelle est bien remplie. L'image est réelle (OA' > 0) et située à 30 cm de la lentille.

Les objectifs des appareils photo utilisent des lentilles convergentes pour former une image réelle inversée sur le capteur ou la pellicule. La distance entre l'objectif et le capteur est ajustée pour obtenir une image nette.

La distance focale de l'objectif influence l'angle de champ et le grossissement de l'image.

Les projecteurs utilisent des lentilles convergentes pour projeter une image agrandie sur un écran. L'objet (diapositive ou écran LCD) est placé entre le foyer et le double de la distance focale pour obtenir une image réelle agrandie.

Le cristallin de l'œil agit comme une lentille convergente qui forme une image réelle inversée sur la rétine. Le cerveau interprète ensuite cette image pour nous donner une perception correcte de l'environnement.

• Formée par intersection réelle des rayons lumineux
• Peut être projetée sur un écran
• Position : OA' > 0 (du côté opposé à l'objet)
• Généralement inversée
• Formée quand OA > f

• Formée par intersection des prolongements des rayons
• Ne peut pas être projetée sur un écran
• Position : OA' < 0 (du même côté que l'objet)
• Formée quand OA < f
• Généralement droite

Les images réelles sont utilisées dans les appareils photo, les projecteurs, les rétroprojecteurs et dans l'œil humain.

Les images virtuelles sont utilisées dans les loupes, les miroirs plans et les lentilles divergentes.

Pour qu'une lentille convergente forme une image réelle, l'objet doit être placé à une distance supérieure à la distance focale de la lentille : OA > f.

Une image réelle est formée par intersection réelle des rayons lumineux, peut être projetée sur un écran, est inversée et se trouve du côté opposé à l'objet.

• Formule de conjugaison : 1/OA' - 1/OA = 1/f
• Grandissement : γ = A'B'/AB = OA'/OA
• Condition : OA > f pour image réelle