Les lentilles
Exercice 1
MOTS CROISES
Milieu transparent limité par deux faces dont l'une au moins est sphérique.
LENTILLE
Se dit d'une lentille dont on peut négliger l'épaisseur de sa partie centrale.
MINCE
Point d'intersection de l'axe optique et de la lentille
CENTRE OPTIQUE
Perpendiculaire à la lentille en son centre optique
AXE OPTIQUE
Distance qui sépare le centre optique et le foyer image
DISTANCE FOCALE
Point symétrique du foyer image par rapport au centre de la lentille.
FOYER OBJET
Inverse de la distance focale d'une lentille VERGENCE
Se dit d'une lentille à bord épais DIVERGENTE
Défaut de l'œil
MYOPIE
Se dit d'une lentille à bord mince CONVERGENTE
Se dit d'une image se forme sur un écran REELLE
Qui se forme dans le prolongement des rayons lumineux VIRTUELLE
Unité de la vergence
DIOPTRIE
Branche de la physique qui traite de la lumière
Trajet suivi par de la lumière RAYON
3. Reproduction d'un objet à travers une lentille convergente IMAGE
Point où les rayons réfractés ou leur prolongement se rejoignent.FOYER
6. Lentille plus épaisse au bord qu'au centre DIVERGENTE
9. Nombre algébrique qui mesure le rapport entre les dimensions de l'image et de l'objet GRANDISSEMENT
Exercice 2
Complète les phrases suivantes
Une lentille est un solide constitué d'un matériau $\ldots\ldots\ldots$ (verre ou matière plastique)
On parle de lentilles $\ldots\ldots\ldots$ si l'épaisseur du milieu de la lentille est très inférieure aux rayons des surfaces courbes.
Il existe deux types de lentilles minces :
$-\ $les lentilles minces $\ldots\ldots\ldots$ : elles ont un bord plus fin que le centre et elles $\ldots\ldots\ldots$
$-\ $les lentilles minces $\ldots\ldots\ldots\ldots$ : elles ont un bord plus épais que leur centre et elles $\ldots\ldots\ldots$
Il y a deux types de lentille à bords $\ldots\ldots\ldots$ et à bords $\ldots\ldots\ldots$
$-\ $La distance focale est la distance entre le centre optique $O$ et $\ldots\ldots\ldots$
$-\ $La lentille de bords mince est une lentille $\ldots\ldots\ldots\ldots$ et celle de bords épais est une lentille $\ldots\ldots\ldots\ldots$
$-\ $La loupe donne une image : $\ldots\ldots\ldots$, $\ldots\ldots\ldots$ et $\ldots\ldots\ldots$
$-\ $Parmi les défauts de l'œil $\ldots\ldots\ldots$ et $\ldots\ldots\ldots$
L'œil $\ldots\ldots\ldots$ a un cristallin peu convergent.
Il donne des images $\ldots\ldots\ldots$ la rétine.
On le corrige par le port de lentille $\ldots\ldots\ldots$
Dans le spectre de la lumière blanche, on distingue $\ldots\ldots$ lumières $\ldots\ldots\ldots$ : la lumière
blanche est donc une lumière
Exercice 3
Complète le texte avec mots suivants : centre optique, lentille, distance focale, le centre optique, le foyer image, mince.
$-\ $Une $\ldots\ldots\ldots$ est un milieu transparent délimitée par deux surfaces sphériques ou une surface plane et une surface sphérique, elle dite $\ldots\ldots\ldots$ si son épaisseur est négligeable devant les rayons de courbure.
$-\ $La partie centrale de la lentille est assimilable à un point appelé le $\ldots\ldots\ldots$
$-\ $La distance $OF'$ entre le centre optique et le foyer image est appelée $\ldots\ldots\ldots$ et est notée $f'$
$-\ $Tout rayon passant par $\ldots\ldots\ldots$ $O$ de la lentille n'est pas dévié.
$-\ $Tout rayon incident parallèle à l'axe optique émerge de la lentille en passant par $\ldots\ldots\ldots$ $F'$
Exercice 4
La vergence d'une lentille convergente $C=50$ dioptries.
Un objet $AB$ d'une hauteur $h=2\,cm$ est placé à $4\,cm$ du centre optique de la lentille.
L'objet $AB$ est placé perpendiculairement à l'axe optique principal de la lentille, le point $A$ étant sur cet axe.
1. Calcule la distance focale de la lentille.
2. Construis l'image $A'B'$ de l'objet $AB$ et donne la position et la hauteur de cette image
Exercice 5
Compléter le schéma suivant
Exercice 6
Soit deux lentilles $L_{1}$ et $L_{2}$ de distances focales respectivement $6\,cm$ et $11\,cm.$
1. Calcule la vergence de la lentille $L_{1}$
2. Calcule la vergence de la lentille $L_{2}$
3. Quelle est la lentille la plus convergente
? Justifie votre réponse
Exercice 7
Construis dans chacun des cas suivants l'image $A'B'$ de l'objet $AB$, en précisant les natures de l'objet et de l'image, la grandeur et le sens de l'image
Exercice 8
On considère le schéma suivant :
1. Depuis le schéma détermine la distance focale de cette lentille
2. Calcule la vergence C de cette lentille.
3. Dans le schéma précédant, on place un objet $AB=1.5\,cm$ à une distance $OA=6\,cm$
a. Trace l'image $A'B'$ de l'objet $AB$ dans le schéma précédant
b. Détermine les caractéristiques de l'image $A'B'$
c. On rapproche l'objet $AB$ de telle façon la distance $OA=2\,cm$, déterminer les caractéristiques de l'image $A'B'$
Exercice 9
Une lentille de vergence $C=5\delta$, donne d'un objet réel une image quatre fois plus grande.
1. De quel type est la lentille ? Détermine sa distance focale.
2. L'image est réelle.
Quelles sont les positions de l'objet et de l'image ?
3. L'image est virtuelle.
Quelles sont les positions de l'objet et de l'image ?
Exercice 10
On place un objet lumineux de $6\,mm$ de hauteur à $50\,mm$ du centre optique d'une lentille divergente de focale $-75\,mm$
1. A quelle distance du centre optique se trouve l'image $A'B'$ ?
2. L'image $A'B'$ est-elle réelle ou virtuelle ?
3. Quelle est la hauteur de l'image $A'B'$ ?
3. L'image $A'B'$ est-elle renversée ou droite ?
Exercice 11
On considère une lentille convergente $L$ de distance focale $f=2.5\,cm$
1. Calcule la vergence $C$ de cette lentille ?
2. Complète la figure ci-dessous en plaçant le foyer objet $F$ et le foyer image $F'$ de la lentille $L$
3. Fais la construction de l'image $A'B'$ de l'objet $AB$ donne par cette lentille
4. Déduis les propriétés de l'image $A'B'$
5. Où faut-il placer l'objet $AB$ pour avoir une image à l'infini
Exercice 12
La distance focale d'une lentille mince convergente est de $2\,cm.$
Un objet $AB$ de longueur $3\,cm$ est placé perpendiculairement à l'axe de la lentille à $10\,cm$ devant celle-ci.
Le point $A$ est situé sur l'axe optique.
La lumière se propage de gauche à droite.
1. Sur un schéma à l'échelle $1/1$, placer les points $F$, $F'$, $A$ et $B.$
2. Déterminer graphiquement la position de l'image $A'B'$ de $AB.$
3. Calculer la vergence de la lentille
Exercice 13
Un objet lumineux $AB$ est situé à $80\,cm$ d'un écran sur lequel on désire projeter une image $A'B'$ de même taille que l'objet $AB.$
1. Quel type de lentille faut-il utiliser ?
2. A quelle distance de l'objet faut-il placer la lentille ?
3. Quelle doit être la distance focale de la lentille ?
Exercice 14
Une lentille donne d'un objet $AB$ réel une image $A'B'$ de grandissement $y=0.5$
1. Quelle est la nature de l'image $A'B'$ ?
2. Montre que la lentille est divergente.
3. La distance entre cet objet et son image est $d=6\,cm$
3.1. Détermine la position de cet objet par rapport à la lentille.
3.2. Calcule la vergence de la lentille. Déduis sa distance focale.
4. Fais une construction géométrique.
5. Donne les caractéristiques de l'image
Exercice 15
Au cours d'une séance de travaux pratiques, ton Professeur place un objet lumineux $AB$ de hauteur $h=2\,cm$ à $8\,cm$ du centre optique $O$ d'une lentille convergente de distance focale $f=10\,cm$, perpendiculairement à l'axe optique.
Il obtient une image $A'B'$
1.1. Détermine la position $OA'$ de l'image $A'B'$ en appliquant la formule de conjugaison.
2.2. Détermine :
2.2.1. Le grandissement $y$ de cette lentille.
2.2.2. La hauteur $h=A'B'$ de l'image de cet objet lumineux.
3. Il te donne une autre lentille de vergence $C_{2}+-15\delta$ que tu accoles à la première.
3.3. Donne la nature de la lentille obtenue.
3. 4. Donne un qualificatif à l'image obtenue.
Exercice 16
Une lentille convergente de $4.0\,cm$ de distance focale est utilisée en loupe : on place devant cette lentille, à $3.0\,cm$ du centre optique, un objet $AB$ de $1.0\,cm$ de hauteur.
Le point $A$ est sur l'axe optique.
1. Construis l'image $A'B'$ et mesurer sa hauteur.
2. Quelle est la nature, réelle ou virtuelle de l'image ?
3. Retrouve la position et la taille de l'image par le calcul.
4. Grise ou hachure le faisceau issu de $B$ et traversant la lentille
5. Calcul le grandissement
Exercice 17
Une lentille convergente de $5.0\,cm$ de distance focale est utilisée pour former l'image d'un objet $AB$ de $1.0\,cm$ de hauteur.
L'objet est placé $10\,cm$ devant la lentille, le point $A$ étant sur l'axe optique.
1. Construis l'image sur un schéma
2. Calcule le grandissement de la lentille.
3. Comment évoluent la taille et la position de l'image quand l'objet se déplace :
3.1. De l'infini jusqu'à la position précédente ?
3.2. De la position précédente jusqu'au foyer objet