Verres de lunettes, lentilles de contact, objectifs et viseurs d'appareils photographiques ou de caméra, loupes, les lentilles sont présentes dans nombre des objets que nous utilisons quotidiennement. Ces lentilles sont moulées ou taillées dans un matériau transparent (verre, plastique) et modifient la trajectoire des rayons lumineux qui les traversent. On distingue deux types de lentilles : les lentilles convergentes et les lentilles divergentes.
1 - Reconnaissance des lentilles convergentes et divergentes
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forme |
Vision d'un objet proche | Vision d'un objet lointain | |
| Lentille
convergente |
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| Lentille à bords minces | Effet de loupe | Vision à l'envers | |
| Lentille
divergente |
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| Lentille à bords épais | Vision rétrécie, à l'endroit |
2 - Action sur les rayons lumineux
Pour visualiser l'action des lentilles sur les rayons lumineux qui les traversent, on peut utiliser le dispositif suivant :
Un projecteur, muni d'un diaphragme, produit un faisceau lumineux sensiblement cylindrique. Il éclaire un aquarium rempli d'eau additionnée d'un peu de fluoresceïne pour visualiser ce faisceau.
Plaçons une lentille convergente sur le trajet de la lumière :
Les rayons lumineux sont déviés vers l'axe du faisceau : ils convergent.
La même expérience, réalisée avec une lentille divergente :
Les rayons lumineux s'écartent de l'axe du faisceau : ils divergent.
3 - Foyer et distance focale d'une lentille convergente
Une lentille convergente donne sur un écran, pour une distance particulière, une image nette d'un objet très lointain.
Prenez une loupe (lentille convergente) et une feuille de papier blanc. Orientez votre feuille parallèlement à une fenêtre, placez la loupe contre la feuille, entre la feuille et la fenêtre et éloignez lentement la loupe de la feuille. Pour une distance précise, vous verrez sur votre feuille l'image inversée du paysage.
Vous pouvez, par cette méthode, obtenir l'image de soleil sur une feuille de papier. Attention : si la feuille est de couleur sombre, elle absorbera la plus grande partie de l'énergie lumineuse et s'enflammera.
Cette distance particulière entre la lentille et l'écran s'appelle distance focale de la lentille. Elle dépend des caractéristiques géométriques (la courbure) de la lentille et du matériau qui la constitue. Plus la distance focale est courte, plus la lentille est convergente.
Si l'objet n'est pas à grande distance de la lentille, il est encore possible d'obtenir une image nette sur l'écran à condition que la distance objet-lentille soit supérieure à la distance focale de la lentille. Dans ce cas, la distance lentille-écran sera supérieure à la distance focale. Plus l'objet est proche de la lentille, plus l'écran devra être éloigné de cette dernière. Le réglage de la distance lentille-écran pour obtenir une image nette s'appelle la "mise au point".
Si l'image objet-lentille est inférieure à la distance focale de cette dernière, il n'est pas possible d'obtenir une image sur l'écran. Si vous observez l'objet au travers de la lentille, vous le verrez grossi : la lentille sert alors de loupe.
4 - Schématisation
Afin de simplifier la réalisation des schémas, les opticiens ont adoptés une schématisation des lentilles :
En refaisant un des schémas de ce chapitre à l'identique, puis avec cette nouvelle schématisation, vous pourrez vous rendre compte que c'est plus facile et plus rapide.
