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Première — Spé PC 13. Lentilles minces convergentes et formation des images
Fiche de révision — Première spécialité physique-chimie • mrnasri.com
Ce que tu dois savoir faire :
- Reconnaître une lentille convergente
- Identifier les éléments : centre optique, foyers, distance focale
- Construire l'image d'un objet par une lentille
- Appliquer les relations de conjugaison et de grandissement
I. Lentille convergente
Une lentille mince convergente est plus épaisse au centre qu'aux bords. Elle fait converger les rayons lumineux vers un point appelé foyer image F'.
- Centre optique O : un rayon passant par O n'est pas dévié.
- Foyer objet F et foyer image F' : symétriques par rapport à O.
- Distance focale f' = OF' (positive pour une lentille convergente).
- Vergence C = 1/f' en dioptries (δ), f' en m.
II. Trois rayons fondamentaux
- Rayon passant par O : non dévié.
- Rayon parallèle à l'axe optique : émerge en passant par F'.
- Rayon passant par F : émerge parallèle à l'axe optique.
Construction de l'image A'B' d'un objet AB
III. Relation de conjugaison
1/OA' − 1/OA = 1/f'distances algébriques, en mètres • f' > 0
Attention aux signes : OA < 0 si l'objet est à gauche, OA' > 0 si l'image est à droite.
IV. Grandissement
γ = OA' / OA = A'B' / ABγ sans unité
- |γ| > 1 : image agrandie • |γ| < 1 : image réduite.
- γ > 0 : image droite • γ < 0 : image renversée.
V. Position de l'image selon celle de l'objet
- Objet entre F et O : image virtuelle, droite, agrandie (loupe).
- Objet entre F et 2F : image réelle, renversée, agrandie.
- Objet en 2F : image réelle, renversée, de même taille.
- Objet au-delà de 2F : image réelle, renversée, réduite (appareil photo).
VI. Exemple type Bac
Énoncé. Une lentille a f' = 5,0 cm. Un objet AB est placé à OA = −15 cm.
1) Calculer OA' (position de l'image).
1/OA' = 1/f' + 1/OA = 1/0,05 + 1/(−0,15) = 20 − 6,67 ≈ 13,33 m⁻¹ → OA' ≈ +7,5 cm.
2) Calculer le grandissement.
γ = OA'/OA = 7,5/(−15) = −0,5 → image réduite et renversée.
⚠ Erreurs fréquentes à éviter
ATTENTION
- Oublier que les distances sont algébriques (signes !).
- Confondre f (focale objet) et f' (focale image).
- Donner une vergence en m⁻¹ au lieu de δ.
- Oublier qu'un rayon par O n'est pas dévié.
★ À retenir absolument
L'ESSENTIEL
• 1/OA' − 1/OA = 1/f'
• γ = OA'/OA = A'B'/AB
• 3 rayons fondamentaux : O, parallèle, F
• Vergence = 1/f' en dioptries