Physique 534 -Notes de cours

Physique 534 -Notes de cours
Chapitre 4 - Les lentilles [pic] Les différents types de lentilles | |Biconvexe |Plan-convexe |Ménisque _________ |
|Lentilles | | | |
| | | | |
|____________ | | | |
| | | | |
| |Biconcave |Plan-concave |Ménisque _________ |
|Lentilles | | | |
| | | | |
|____________ | | | |
| | | | | Comment déterminer si un ménisque est convergent ou divergent ? 1 - Prolonger les deux courbures de la lentille pour former des
cercles.
2 - Le cercle le plus petit étant associé à la courbure la plus
efficace donnera la fonction de la lentille.
Convention pour représenter les lentilles Lentille convergente Lentille divergente [pic]
Tracé de rayons
Lentille convergente
Lentille divergente Où F = Foyer principal
O = Centre optique
lf = Longueur focale (+ pour lentilles convergentes et - pour
lentilles divergentes)
= Axe optique
Vergence La vergence (ou puissance) d'une lentille est sa capacité à faire dévier la
lumière. Plus la lentille est puissante, plus elle arrive à faire
converger ou diverger les rayons lumineux.
Symbole : C
Unité : Le dioptrie ( ( ) ou m-1
Système de lentilles
La vergence totale d'un système de lentilles est la somme de toutes les
vergences individuelles en tenant compte de leur signe respectif. Aberration chromatique
L'aberration chromatique est la dispersion des rayons lumineux de
différentes longueurs d'onde comme cela a été abordé dans le chapitre
précédent. Elle est corrigée en plaçant une lentille de vergence opposée
juxtaposée à la première lentille.
Exercices sur la vergence 1 - Une lentille convergente a une longueur focale de 12,5 cm. Quelle
est la vergence de cette
lentille ? 2 - Quelle est la longueur focale d'une lentille dont la vergence est de
-6,25( ?
3 - Une lentille plan-concave a une longueur focale de 10 cm. Quelle est
sa vergence ? 4 - Une lentille permet de concentrer un faisceau de lumière parallèle en
une tache brillante. Cette tache est située à 5,0 cm de la lentille.
Quelle est la vergence de cette lentille ? 5 - Une lentille a une longueur focale de 4,0 cm. Lorsque tu dépose
cette lentille sur du texte, tu remarque que la lentille rapetisse les
lettres. Détermine la vergence de cette lentille et justifie le signe
de ta réponse.
6 - Soit les deux lentilles représentées ci-dessous
[pic]
a) calcule la vergence de chacune de ces lentilles.
b) Laquelle de ces lentilles grossirait le texte d'un livre ?
c) Selon toi, que se passerait-il si on accolait ces lentilles et on les
déposait sur du texte ?
7 - Une lentille A possède une vergence de 12 ( alors qu'une
lentille B a une longueur focale de 12 cm. Si on déposait ces
lentilles sur du texte, laquelle le grossirait le plus ? Justifie ta
réponse. Corrigés 1 - 8,00 (
2 - -16,0 cm
3 - -10 (
4 - 20 (
5 - -25 (. Le signe est négatif, car la lentille est divergente (elle
rapetisse les objets)
6 - a) CA = +8,3 ( et CB -8,3 (
b) La lentille A (convergente) grossirait les lettres du texte, alors
que la lentille B (divergente) les rapetisserait..
c) Les lettres du texte ne seraient ni agrandies ni rapetissées, car
les vergences des deux lentilles s'annuleraient.
7 - La lentille A, car sa vergence est supérieure (CA = 12 (, CB = 8,3 ()
Système de lentilles 1 - On accole une lentille convergente, dont la longueur focale a une
grandeur de 14,0 cm. Et une lentille convergente dont la longueur
focale a une grandeur de 21,0 cm. Quelle sera la vergence du système
ainsi formé ? 2 - Un système est formé d'une lentille convergente de 10 cm de
longueur focale et d'une lentille divergente de 20 cm de longueur
focale. a) Détermine la vergence totale de ce système.
b) Peut-on concentrer un faisceau de lumière parallèle en une tache
lumineuse intense avec ce système de lentille ? Justifie ta réponse.
c) Détermine la longueur focale de ce système.
3 - Un système de lentilles est formé de deux lentilles dont les
vergences sont respectivement de
-12,00 ( et +7,00 (. a) détermine la longueur focale de ce système.
b) Ce système de lentilles rapetisse-t-il ou agrandit-il les objets ?
Justifie ta réponse. 4 - Un système est formé de trois lentilles. La première a une
vergence de -6,00 (. La deuxième a une longueur focale de 10,0 cm.
Quelle doit être la vergence de la troisième lentille si on veut que
le système soit convergent et qu'il ait une longueur focale de 50,0 cm
? 5 - Tu dispose de quatre lentilles dont les caractéristiques sont données
ci-dessous.
Lentille A : lf = -33,3 cm
Lentille B : lf = -50,0 cm
Lentille C : C = +8,00 (
Lentille D : C = -5,00 (
a) Quelles lentilles doit-on accoler pour disposer d'un système
qui ne grandit ni ne rapetisse les objets ?
b) Quelle est la longueur focale du système de lentille formé des
lentilles B et C ?
c) Quelles lentilles doit-on accoler pour former un système dont
la vergence est de 1,00 ( ? Corrigés
1 - 11,9 (
2 - a) 5,0 (
b) oui, comme la vergence est positive, la lentille est convergente
et fera converger les rayons.
c) 20 cm
3 - a) -20,0 cm
b) Il les rapetisse puisqu'il est divergent (la longueur focale est
négative)
4 - -2,00 (
5 - a) les lentilles A, C et D
b) 16,7 cm
c) Les lentilles B, C et D
Tracés de rayons Lentille convergente
Si le rayon...
1. arrive parallèlement à l'axe principal, il traversera la lentille,
puis passera par le foyer image;
2. passe par le foyer objet, il traversera la lentille parallèlement à
l'axe principal;
3. passe par le centre optique, il traversera la lentille sans être
dévié. Lentille divergente
Si le rayon...
1. arrive parallèlement à l'axe principal, il déviera de façon à ce que
son prolongement passe par le foyer image ;
2. se dirige vers le foyer objet, il traversera la lentille parallèlement
à l'axe principal;
3. passe par le centre optique, il gardera la même trajectoire sans être
dévié. Relations mathématiques
1. . 2. li lo = lf2
3. 4. [pic] et [pic]
Grandissement
Convention des signes
1. Lf est positif pour une lentille convergente et négatif pour une
lentille divergente.
2. Pour q, hi et Gr, toutes les valeurs négatives sont liées à la
présence d'une image virtuelle.
a. Pour les lentilles convergentes, q, hi, Gr, portent un signe
négatif si l'image est virtuelle.
b. Pour les lentille divergentes, q, hi et Gr sont toujours
négatifs puisque l'image formée par un miroir convexe est
toujours virtuelle.
3. Les variables li et lo sont toujours positives sauf dans un cas
d'exception où les deux seront négatives: lorsque l'objet est placé
entre le foyer objet et la lentille convergente. Exemple 1 :
Lorsque Gontrand place sa loupe devant le Soleil, il obtient un point
très brillant sur un écran à 15 cm de cette dernière. S'il utilise cette
même loupe qu'il place à 10,0 cm pour lire un texte, combien de fois plus
grand lui apparaîtra ce même texte ? Le fonctionnement de l'?il
[pic]
?il normal
Dans le cas de l'?il normal, l'image se forme directement sur la rétine. Les anomalies de l'oeil L'hypermétropie
Causes physiques :
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Causes biologiques :
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Conséquences sur la vision :
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Correctif à apporter :
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___________________________________________________________________________ La presbytie La presbytie n'est pas une anomalie de l'?il. Il s'agit d'un
vieillissement normal du cristallin.
Causes physiques :
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Causes biologiques :
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Conséquences sur la vision :
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Correctif à apporter :
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