Chap 2: Lumière et images
Objectifs p 181 et p194
I- Les lentilles
1- Définitions
Une lentille est fabriquée dans un matériau transparent (du verre ou du plastique) limité par 2 surfaces sphériques (1 et 2) ou une surface sphérique et un plan (3). Schémas.
Elle possède un axe de symétrie appelé axe optique.
Il existe 2 types de lentilles:
les lentilles convergentes;
les lentilles divergentes.
2-Activité expérimentale
Schémas. Utilisons une source de lumière, placer une lentille convergente puis une lentille divergente.
3- Conclusion
Une lentille à bords minces est appelé convergente: tous les rayons de lumière se coupent en un même point F (le foyer focal).
Une lentille à bords épais est une lentille divergente: tous les rayons s'écartent.
Les rayons qui passent par le centre de la lentille ne sont pas déviés.
2p191
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Lentilles convergentes |
Lentilles divergentes |
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1 3 4 et 6 |
5 et 2 |
3p191
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Lentilles convergentes |
Lentilles divergentes |
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A et d: tous les rayons convergent vers un même point |
B et c: tous les rayons s'écartent |
9p192
a) Cette lentille est convergente car elle a des bords minces.
b) Ces 2 rayons ne sont pas déviés car ils passent par le centre de la lentille.
II- Distance focale d'une lentille convergente 1-Activité expérimentale
Poser une lentille convergente sur un texte.
Debout, éloigner la lentille de la feuille et observer le texte.
2- Observations
On observe que le texte est grossi et à l'endroit, puis qu'il devient trouble et qu'il est à l'envers et plus petit.
3- Conclusion
Lorsque le texte devient trouble, on se trouve à la distance focale de la lentille.
La distance entre le centre de la lentille et son foyer s'appelle la distance focale (f'), c'est une caractéristique de la lentille.
5p191
Pour mesurer la distance focale de cette loupe, on la pose un texte et lorsqu'on voit le texte flou on est à la distance focale de la loupe.
6p191
La distance focale d'une lentille convergente est la distance entre le centre de la lentille et le point où tous les rayons se coupent.
On mesure sur le schéma: 4 carreaux donc 20mm, Andréa s'est donc trompée.
12p192
a) La bonne image est la n°4.
b) Si on éloigne l'objet de la lentille, il faut approcher la lentille de l'objet.
III- Comment obtenir une image nette avec une lentille convergente
1- Activité expérimentale
Mesurer la distance focale de la lentille
f'= cm
Placer une lentille convergente derrière un objet (1).
Trouver la distance pour laquelle on obtient une image nette sur l'écran. D= cm
2- Conclusion
Pour obtenir une image nette avec une lentille convergente il faut placer l'objet à une distance supérieure à la distance focale.
IV- Foyer focal d'une lentille
1- Activité expérimentale
Placer une loupe sur un papier de façon à obtenir une image la plus lumineuse et la plus nette possible.
2- Observations
On observe le papier brûler.
3- Conclusion
Une lentille convergente concentre l'énergie lumineuse d'un objet lointain en un point appelé foyer focal.
V- L'œil
1- Activité 1p196
1- L'image se forme sur la rétine.
2- Les parties transparentes de l'œil sont la cornée, la pupille, le cristallin et l'humeur vitrée.
2- Activité 2p196
1- L'œil peut être assimilé à une lentille convergente car on obtient sur la rétine une image renversée.
2- Dans l'œil, la lentille est le cristallin et l'écran est la rétine.
3- Si on rapproche l'objet de la maquette de l'œil il faut que le cristallin soit moins convergent, moins bombé.
3- Conclusion
L'œil est constitué d'un système optique qui peut être modélisé par une lentille convergente (le cristallin) de distance focale environ 25 mm et d'un écran (la rétine).
La pupille joue le rôle d'un diaphragme (photo p 194).
Ce sont les muscles autour du cristallin qui le rende plus ou moins bombé, donc plus ou moins convergent, c'est l'accommodation.
Dans un œil « normal », l'image d'un objet se forme sur la rétine.
Schéma de l'œil
VI- Les défauts de l'œil
1- La myopie
L'image de l'objet se forme entre la rétine et le cristallin.
L'œil myope est trop convergent, il faut donc pour le corriger une lentille divergente.
2- L'hypermétropie
L'image de l'objet se forme après la rétine (en dehors de l'œil).
L'œil hypermétrope n'est pas assez convergent, il faut donc pour le corriger une lentille convergente.
œil myope œil hypermétrope
5p203
l'œil sain est le c car l'image se forme sur la rétine.
L' œil myope est le b car l'image se forme entre le cristallin et la rétine.
L'œil hypermétrope est le a car l'image se forme en dehors de l'œil.
6p203
Tableau
14p205
a) Dans le cas d'un œil presbyte, l'image se forme après la rétine, en dehors de l'œil.
b) Cela ressemble à l'hypermétropie.
c) Les lunettes doivent donc contenir des lentilles convergentes pour rendre l'œil plus convergent.
d) Un myope voit sa vue s'améliorer car son défaut est compensé par la presbytie, son œil devient moins convergent!
Activité 1p201
1- Les 2 types de photorécepteurs sont les cônes et les bâtonnets.
2- L'œil humain permet la vision des couleurs car il possède des cônes des 3 couleurs primaires.
3- Nous voyons mal les couleurs la nuit car les cônes ne jouent plus leur rôle si la lumière est insuffisante.
Activité 2p201
1- Les photorécepteurs en commun entre l'œil du chat et de l'aigle sont les bâtonnets.
2- Le chat voit mieux la nuit que l'aigle car il possède beaucoup plus de bâtonnets.