Ressources · 2ⁿᵈᵉ · Physique-Chimie (2nde)
Fiche de révision : Vision et image
Lentille mince convergente, foyers et distance focale ; rayons particuliers et construction de l’image réelle d’un objet plan ; position et nature de l’image ; grandissement par le théorème de Thalès ; modèle de l’œil réduit, accommodation et appareil photo.
Vision et image : lentille mince convergente et œil
Fiche méthode
(Physique-chimie 2de · Ondes et signaux · Vision et image)
La démarche pour toute question sur une lentille ou sur l’œil
1. Je fais un schéma : axe orienté dans le sens de la lumière, lentille, O, F avant et F′ après, à f′ de O.
2. Je situe l’objet par rapport à f′ et à 2f′ : je sais déjà si l’image est réelle, agrandie ou réduite.
3. Je trace ou je calcule : deux rayons particuliers issus de B, ou Thalès (sommet O pour γ, sommet F′ pour f′).
4. Je conclus : position, sens (γ < 0 : renversée), taille, avec l’unité et un contrôle par le tableau du cours.
Cas 1 · Placer les foyers et trouver f′
Réflexe — F′ après O, F avant, OF = OF′ = f′ ; objet très éloigné → image dans le plan focal image.
Exemple. Une lentille donne l’image nette d’un immeuble lointain sur un écran placé à 12,5 cm d’elle. Que valent f′ et la position de F ?
Objet à l’infini : l’écran est dans le plan focal image, f′ ≈ 12,5 cm = 0,125 m.
F est sur l’axe, 12,5 cm avant la lentille.
Attention — seul F′ reçoit les rayons arrivés parallèles à l’axe.
Cas 2 · Construire l’image
Réflexe — depuis B : parallèle à l’axe → par F′ ; par O → tout droit ; B′ à l’intersection, A′ sur l’axe.
Exemple. f′ = 2,0 cm ; objet de 1,0 cm à 6,0 cm avant O, construit à l’échelle 1. Que lit-on ?
Les deux rayons se coupent 3,0 cm après O, 0,5 cm sous l’axe : OA′ = 3,0 cm, A′B′ = 0,5 cm.
Image réelle, renversée, réduite.
Attention — le rayon parallèle à l’axe sort par F′, pas par F.
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Cas 3 · Prévoir la nature de l’image
Réflexe — je compare la distance objet–lentille à f′ et à 2f′.
Exemple. f′ = 25 cm ; objet à 40 cm. Où est l’image ?
25 cm < 40 cm < 50 cm = 2f′ : image réelle, renversée, agrandie, à plus de 50 cm après la lentille.
Attention — objet entre F et O : rien de net sur l’écran.
Cas 4 · Calculer un grandissement
Réflexe — γ = OA′ ÷ OA avec OA < 0 ; A′B′ = γ × AB ; sommet F′ : OA′ = (1 + |γ|) × f′.
Exemple. Objet de 1,6 cm à 20 cm avant la lentille, écran à 30 cm après. Taille de l’image ?
γ = 30 ÷ (−20) = −1,5 ; A′B′ = −1,5 × 1,6 = −2,4 cm : image renversée de 2,4 cm.
Attention — image au numérateur, objet au dénominateur.
Cas 5 · Taille d’une image sur la rétine
Réflexe — rayon par O non dévié : A′B′ = AB × OA′ ÷ OA, mêmes unités.
Exemple. Une affiche de 1,6 m est vue à 8,0 m ; la rétine est à 17 mm du cristallin. Taille de l’image ?
A′B′ = 1,6 × 17 ÷ 8,0 = 3,4 mm, image renversée.
Attention — l’œil accommode en changeant f′, pas la distance cristallin–rétine.
Les pièges
- Confondre F et F′, ou placer toutes les images en F′ (seul un objet très éloigné y a son image).
- Inverser le quotient du grandissement ou oublier son signe : image réelle → γ négatif.
- Chercher une image sur l’écran quand l’objet est entre F et O.
- Mélanger les unités dans un rapport de longueurs (mm, cm, m).
- Croire que l’œil déplace sa rétine pour voir de près.
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