Ressources · 2ⁿᵈᵉ · Physique-Chimie (2nde)

Vision et image : lentille mince convergente et œil

Lentille mince convergente, foyers, distance focale, image réelle, grandissement et modèle de l'œil (thème Ondes et signaux)

À propos de cette page

Ce QCM sur « Vision et image : lentille mince convergente et œil » en seconde teste tes connaissances en physique-chimie (2nde) de manière interactive. Les questions, classées par niveau (facile, moyen, difficile), respectent le programme officiel de seconde. Au programme : L'essentiel, Rayons particuliers et foyers, Construire l'image d'un objet plan réel, Le grandissement, déterminé géométriquement. À chaque réponse, une explication détaillée t'aide à comprendre tes erreurs et à mémoriser l'essentiel. Idéal pour s'auto-évaluer rapidement, réviser avant un contrôle ou consolider ses acquis. Quiz gratuit conçu par un professeur particulier à Marseille pour progresser en physique-chimie (2nde) en seconde.

Choisis ton niveau. Questions et réponses mélangées à chaque partie. Bonne chance !

Les 24 questions du QCM en version texte

Pour réviser sans écran ou imprimer : chaque question avec ses propositions ; la bonne réponse et son explication se déplient.

Niveau facile — 8 questions

Le centre optique O d'une lentille mince convergente est :
- A. le point où convergent les rayons parallèles à l'axe
- B. le point de l'axe optique situé au centre de la lentille
- C. le point où se forme l'image nette de tout objet
- D. le point situé entre le foyer objet et l'objet
Réponse
B. le point de l'axe optique situé au centre de la lentille — O est le centre de la lentille, sur l'axe optique. Le point de convergence des rayons parallèles à l'axe est le foyer image F'.
Un rayon lumineux qui passe par le centre optique d'une lentille mince :
- A. est dévié en direction du foyer image
- B. ressort parallèlement à l'axe optique
- C. est dévié en direction du foyer objet
- D. traverse la lentille sans être dévié
Réponse
D. traverse la lentille sans être dévié — C'est l'une des trois propriétés des rayons particuliers : un rayon passant par O n'est pas dévié.
Un rayon incident parallèle à l'axe optique émerge de la lentille :
- A. en passant par le foyer image F'
- B. en passant par le foyer objet F
- C. parallèlement à l'axe optique
- D. en passant par le centre optique O
Réponse
A. en passant par le foyer image F' — Par définition du foyer image, les rayons arrivant parallèlement à l'axe convergent en F' après la lentille.
Le foyer objet F d'une lentille de distance focale 4,5 cm est situé :
- A. à 4,5 cm après la lentille, sur l'axe
- B. à 9,0 cm avant la lentille, sur l'axe
- C. à 4,5 cm avant la lentille, sur l'axe
- D. exactement au centre optique O
Réponse
C. à 4,5 cm avant la lentille, sur l'axe — F est le symétrique de F' par rapport à O : il est sur l'axe, avant la lentille, à la distance f' = 4,5 cm de O.
Dans le modèle optique de l'œil, la rétine est modélisée par :
- A. une lentille mince convergente
- B. un diaphragme d'ouverture variable
- C. un écran placé à distance fixe
- D. un miroir plan placé derrière l'œil
Réponse
C. un écran placé à distance fixe — La rétine reçoit l'image : c'est l'écran du modèle. Le diaphragme modélise l'iris, la lentille le cristallin.
Une image réelle donnée par une lentille convergente :
- A. peut être recueillie sur un écran
- B. ne peut jamais être photographiée
- C. est toujours plus grande que l'objet
- D. se forme toujours au foyer image
Réponse
A. peut être recueillie sur un écran — Les rayons se croisent effectivement en l'image réelle : on peut la recueillir sur un écran. Sa taille et sa position dépendent de la position de l'objet.
Le grandissement γ d'une lentille est défini par :
- A. $γ = \frac{\overset{―}{A B}}{\overset{―}{A^{'} B^{'}}}$
- B. $γ = \frac{\overset{―}{O F^{'}}}{\overset{―}{O A^{'}}}$
- C. $γ = \frac{\overset{―}{O A}}{\overset{―}{O A^{'}}}$
- D. $γ = \frac{\overset{―}{A^{'} B^{'}}}{\overset{―}{A B}}$
Réponse
D. $γ = \frac{\overset{―}{A^{'} B^{'}}}{\overset{―}{A B}}$ — Le grandissement compare la taille de l'image à celle de l'objet : image au numérateur, objet au dénominateur.
Dans le modèle optique de l'œil, le cristallin est modélisé par :
- A. un écran placé à distance fixe
- B. une lentille convergente de distance focale variable
- C. un diaphragme d'ouverture variable
- D. une lentille convergente de distance focale fixe
Réponse
B. une lentille convergente de distance focale variable — Le cristallin se déforme pour accommoder : sa distance focale varie. D'où une lentille convergente de distance focale variable.

Niveau moyen — 8 questions

Un objet de 2,2 cm donne sur un écran une image renversée de 6,6 cm. Le grandissement vaut :
- A. +3,0
- B. −0,33
- C. −3,0
- D. +0,33
Réponse
C. −3,0 — γ = A'B'/AB = −6,6/2,2 = −3,0 : négatif car l'image est renversée, de valeur absolue 3,0 car elle est trois fois plus grande.
Une lentille a une distance focale de 30 cm. Un objet est placé à 90 cm avant elle. Son image est :
- A. réelle, renversée, plus petite que l'objet
- B. réelle, droite, plus grande que l'objet
- C. réelle, renversée, plus grande que l'objet
- D. inexistante : aucune image réelle ne se forme
Réponse
A. réelle, renversée, plus petite que l'objet — 90 cm dépasse 2f' = 60 cm : l'image est réelle, renversée et réduite, entre F' et le point situé à 60 cm après la lentille.
Un objet est à 18 cm avant une lentille ; son image nette est sur un écran à 27 cm après. Le grandissement vaut :
- A. −0,67
- B. +1,5
- C. +0,67
- D. −1,5
Réponse
D. −1,5 — γ = OA'/OA en mesures algébriques = 27/(−18) = −1,5. Attention à ne pas inverser le quotient.
L'image nette du Soleil par une lentille convergente se forme à 26 cm de celle-ci. Sa distance focale vaut :
- A. 13 cm
- B. 26 cm
- C. 52 cm
- D. impossible à déterminer
Réponse
B. 26 cm — Le Soleil est à l'infini : son image se forme dans le plan focal image, donc f' = OF' = 26 cm.
Lentille de distance focale 6,0 cm, objet placé à 12,0 cm avant elle. L'image se forme :
- A. à 12,0 cm après, renversée, de même taille
- B. à 6,0 cm après, renversée, de même taille
- C. à 12,0 cm après, deux fois plus grande
- D. à l'infini, rayons émergents parallèles
Réponse
A. à 12,0 cm après, renversée, de même taille — L'objet est à 2f' : l'image est à 2f' = 12,0 cm après la lentille, renversée, de même taille (γ = −1).
Un arbre de 7,2 m est observé à 90 m. La rétine du modèle d'œil est à 16,0 mm du cristallin. La hauteur de l'image sur la rétine est environ :
- A. 0,13 mm
- B. 200 mm
- C. 13 mm
- D. 1,3 mm
Réponse
D. 1,3 mm — Rayon passant par O non dévié et Thalès : A'B' = AB × OA'/OA = 7,2 m × 16,0 mm / 90 m = 1,28 mm ≈ 1,3 mm (les mètres se simplifient).
Un objet se rapproche d'un œil normal, de 5 m à 40 cm. Pour qu'il reste net :
- A. la distance cristallin–rétine augmente
- B. la distance focale du cristallin diminue
- C. la distance focale du cristallin augmente
- D. l'image formée sur la rétine devient droite
Réponse
B. la distance focale du cristallin diminue — C'est l'accommodation : le cristallin se bombe, devient plus convergent, sa distance focale diminue. La rétine ne se déplace pas.
Sur un écran, on obtient une image avec γ = −0,45 d'un objet de 5,0 cm. L'image mesure :
- A. 2,3 cm et elle est droite
- B. 11 cm et elle est renversée
- C. 2,3 cm et elle est renversée
- D. 0,45 cm et elle est renversée
Réponse
C. 2,3 cm et elle est renversée — A'B' = γ × AB = −0,45 × 5,0 = −2,25 cm : environ 2,3 cm, renversée car γ est négatif.

Niveau difficile — 8 questions

Un objet est placé entre le foyer objet F et le centre optique O d'une lentille convergente. On observe :
- A. une image réelle très agrandie sur l'écran
- B. une image réelle nette au foyer image
- C. une image réelle renversée rejetée à l'infini
- D. aucune image nette sur l'écran, où qu'il soit
Réponse
D. aucune image nette sur l'écran, où qu'il soit — Entre F et O, les rayons émergents divergent : ils ne se croisent pas après la lentille, il n'y a pas d'image réelle (l'image virtuelle est étudiée en 1re).
Un objet est placé exactement dans le plan focal objet d'une lentille convergente. Son image :
- A. se forme au foyer image F'
- B. est rejetée à l'infini, rayons émergents parallèles
- C. se forme au centre optique O
- D. se forme à deux fois la distance focale
Réponse
B. est rejetée à l'infini, rayons émergents parallèles — Piège classique : c'est un objet à l'infini qui a son image en F'. Un objet en F donne des rayons émergents parallèles, donc une image à l'infini.
Un élève trouve γ = +2,7 pour une image obtenue sur un écran avec un objet réel. Ce résultat est :
- A. possible si l'objet est très proche de F
- B. possible si la lentille est très convergente
- C. impossible : une telle image est renversée
- D. impossible : γ reste compris entre −1 et 1
Réponse
C. impossible : une telle image est renversée — Une image réelle d'un objet réel est toujours renversée : γ est négatif. Sa valeur absolue, elle, peut dépasser 1.
On retourne une lentille mince convergente (on échange ses deux faces). Alors :
- A. f' est inchangée, F et F' restent symétriques
- B. f' change de signe et la lentille diverge
- C. f' est divisée par deux
- D. la lentille ne forme plus d'image réelle
Réponse
A. f' est inchangée, F et F' restent symétriques — Pour une lentille mince, les foyers sont symétriques par rapport à O : retourner la lentille ne change ni f' ni la position des foyers.
Pour un œil normal au repos, l'image d'un objet très éloigné :
- A. se forme en avant de la rétine
- B. se forme sur la rétine, où se trouve F'
- C. se forme en arrière de la rétine
- D. n'existe que si l'œil accommode
Réponse
B. se forme sur la rétine, où se trouve F' — Œil normal au repos : son foyer image est sur la rétine, il voit net à l'infini sans accommoder (punctum remotum à l'infini).
Un objet placé à 4 cm de l'œil est vu flou. La cause est que :
- A. le cristallin ne peut pas avancer vers l'objet
- B. l'objet se trouve entre F et O du cristallin
- C. la distance focale du cristallin ne diminue pas assez
- D. la rétine se déplace trop lentement
Réponse
C. la distance focale du cristallin ne diminue pas assez — 4 cm reste au-delà du foyer objet du cristallin (environ 1,7 cm), mais l'objet est plus proche que le punctum proximum : l'accommodation a atteint sa limite, l'image se forme derrière la rétine.
On cache la moitié supérieure d'une lentille qui donne une image nette sur un écran. L'image :
- A. reste entière mais devient moins lumineuse
- B. perd sa moitié supérieure
- C. se déplace vers le foyer image
- D. devient droite au lieu de renversée
Réponse
A. reste entière mais devient moins lumineuse — Chaque point de l'image reçoit des rayons passant par toute la lentille : cacher une moitié retire de la lumière à tous les points, sans supprimer de partie de l'image.
Objet de 1,4 cm à 20 cm avant une lentille, image nette à 30 cm après. Un élève calcule A'B' = AB × OA/OA'. La bonne réponse est :
- A. 0,93 cm, renversée
- B. 2,1 cm, droite
- C. 2,8 cm, renversée
- D. 2,1 cm, renversée
Réponse
D. 2,1 cm, renversée — La relation correcte est |γ| = OA'/OA = 30/20 = 1,5, donc A'B' = 1,5 × 1,4 = 2,1 cm, renversée. L'élève a inversé le quotient (0,93 cm).

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