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Chapitre 1 – Lentilles convergentes et divergentes — Fiche de révision

Première Bac Pro | Physique-Chimie | Groupement 4

À retenir — L'essentiel

Une lentille convergente fait converger les rayons lumineux parallèles. Elle peut former une image réelle sur un écran (si l'objet est au-delà du foyer objet). La relation de conjugaison relie les positions de l'objet et de l'image.

1. Types de lentilles

Lentille convergente
  • Plus épaisse au centre qu'aux bords
  • Symbole : →|← (flèches pointant vers l'axe)
  • Vergence \(V > 0\) (dioptries)
  • Fait converger les rayons parallèles vers \(F'\)
  • Peut former une image réelle sur un écran
Lentille divergente
  • Plus mince au centre qu'aux bords
  • Symbole : ←|→ (flèches pointant vers l'extérieur)
  • Vergence \(V < 0\) (dioptries)
  • Fait diverger les rayons parallèles
  • Forme toujours une image virtuelle d'un objet réel

2. Vocabulaire de l'optique

TermeDéfinition
Axe optiqueDroite de symétrie de la lentille
Centre optique OCentre de la lentille (les rayons passent sans déviation)
Foyer image F'Point de convergence des rayons parallèles à l'axe (côté sortant)
Foyer objet FSymétrique de F' par rapport à O (côté entrant)
Distance focale \(f'\)Distance OF' = OF (en mètres)
Vergence \(V\)\(V = 1/f'\) en dioptries (δ)

3. Rayons remarquables (lentille convergente)

Les 3 rayons pour tracer une image
  1. Rayon parallèle à l'axe → repart en passant par \(F'\)
  2. Rayon passant par le centre optique O → passe sans déviation
  3. Rayon passant par le foyer objet F → repart parallèle à l'axe

L'image se forme à l'intersection d'au moins 2 rayons.

4. Relation de conjugaison et grandissement

Relation de conjugaison : \[ \frac{1}{\overline{OA'}} - \frac{1}{\overline{OA}} = \frac{1}{f'} \]

Convention : lumière incidente va de gauche à droite. Objet réel → \(\overline{OA} < 0\).
Image réelle → \(\overline{OA'} > 0\) ; image virtuelle → \(\overline{OA'} < 0\).

Grandissement : \[ G = \frac{\overline{OA'}}{\overline{OA}} = \frac{A'B'}{AB} \]

5. Nature des images selon la position de l'objet

Position de l'objetImageNatureSens
Au-delà de \(2f'\)Entre \(f'\) et \(2f'\)Réelle, rétrécieRenversée
En \(2f'\)En \(2f'\)Réelle, même tailleRenversée
Entre \(f'\) et \(2f'\)Au-delà de \(2f'\)Réelle, agrandieRenversée
Entre \(O\) et \(f\)Du même côté que l'objetVirtuelle, agrandieDroite (loupe)
Méthode — Résoudre un problème de lentille
  1. Identifier les données : \(f'\), \(\overline{OA}\).
  2. Appliquer la relation de conjugaison pour trouver \(\overline{OA'}\).
  3. Calculer \(G\) et interpréter l'image (taille, sens, nature).
  4. Vérifier la cohérence : si \(\overline{OA'} > 0\) → image réelle projetable.

6. Applications

AppareilType de lentillePrincipe
LoupeConvergenteObjet entre O et F → image virtuelle agrandie
Appareil photoConvergenteImage réelle, renversée sur le capteur
ProjecteurConvergenteImage réelle agrandie sur l'écran
Lunettes correctricesConvergente ou divergenteCorriger myopie (divergente) ou hypermétropie (convergente)
Microscope2 convergentesDouble agrandissement

7. Auto-évaluation rapide

Questions flash
  1. Une lentille de \(f' = 25\) cm : calcule sa vergence.
  2. Qu'est-ce que le foyer image d'une lentille convergente ?
  3. Pour un grandissement \(G = -2\), l'image est-elle droite ou renversée ? Agrandie ou rétrécie ?
  4. Un objet est placé entre la lentille et le foyer objet. L'image est-elle réelle ou virtuelle ?
  5. Quelle relation permet de calculer la position de l'image ?