OPTIQUE : foyer/distance focale

[invitebfeab61d]

Bonjour,

A la lecture d'un petit cours d'optique, certains points ne me paraissent pas très clairs. Je compte sur vos lumières pour m'aider à avancer un peu. Merci d'avance.

Comment repérer le foyer d'une lentille convergente ?

Est-ce que le foyer correspond à l'image nette sur un écran ?

Si oui, et sans entrer dans des calculs complexes pour l'instant, pour trouver la distance focale il suffit de calculer la distance qui sépare la lentille de l'écran ?

Et pendant que j'y suis, comment repérer le foyer d'une lentille divergente ?
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[invite51c9e6f8]

Bonjour,
Il y a la méthode théorique: le foyer objet d'une lentille est le point conjugué avec l'infni, c'est a dire qu'un objet lacé dans le plan focal aura une image a l'infini (pas besoin d'accomoder pour la voir).
Sinon en TP d'optique l'an dernier il me semble que l'autocollimation etait une methode por trouver le foyer de la lentille, mais je ne me souviens plus du principe, peut etre que quelqu'un s'en souvient!
Sinon il y a en fait 2 foyers dans une lentille, le foyer objet et le foyer image, qui sont symétriques par rapport a la lentille.
Pour le foyer de la lentille divergente je ne me rappelle plus en pratique!

[deep_turtle]

Hello !

Le foyer d'une lentille convergente, c'est le point où vont converger (!) les rayons s'ils arrivent tous parallèles avant la lentille. Pour le déterminer, plusieurs solutions, par exemple :

1/ tu envoies un ensemble de rayons parallèles et tu regardes où ils convergent.
2/ méthode d'autocollimation (fais une recherche sur ce mot dans le forum, ça a dû être décrit plusieurs fois)

Est-ce que le foyer correspond à l'image nette sur un écran ?

Seulement si l'objet est situé à l'infini. Si l'objet est à une distance finie, l'image se forme ailleurs qu'au foyer. Ce sont les formules de conjugaison qui te permettent de déterminer où se forme cette image en fonction de la position de l'objet et de la focale de la lentille.

[invitebfeab61d]

En fait ma question est plus simple que cela. Si je place un objet de 10 cm à 30 cm devant une lentille, l'image se forme 20 cm derrière cette lentille. Quelle est la distance focale de cette lentille ?
La réponse donnée est : 10 cm et l'explication est la suivante : par construction, en utilisant le rayon non dévié qui passe par l'axe optique et la position de l'image après la lentille, on détermine le foyer à l'aide du rayon parallèle à l'axe optique avant la lentille.
Comment fait-on pour trouver 10 cm ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[deep_turtle]

Alors voici les figures qui montre comment on fait. La première figure montre simplement les données de l'énoncé.

Ensuite, pour déterminer la position du point F, voici comment on procède :

Le rayon qui passe par le centre de la lentille (et donc n'est pas dévié) va de A à A'. Comme tu connais les distances OA, OA' et AB, tu peux en déduire la taille A'B' de l'image (théorème de Thalès) :

A'B'/AB = OA'/OA

Ensuite le rayon qui arrive parallèlement à l'axe est dévié vers le foyer F. Comme tu connais les distances OH (c'est AB), A'B' et OA', tu en déduis OF :

OF/OA' = (OH+A'B')/A'B'

En mettant tout ça ensemble ça devrait mener au résultat... Bon courage !

[invite8f57f819]

juste pour compléter la réponse, ces remarques sont exactes en optique paraxiale.
pour repérer lle plan focal d'une lentille divergente tu dois utiliser un instrument d'optique (microscope par exemple) pour pointer son image qui est en réalité en avant de la lentille. Image virtuelle. Tu ne peux donc pas la projetté directement sur un écran.

[invitebfeab61d]

merci pour vos réponses mais j'ai encore des petites questions car je pense faire une erreur de raisonnement.

Le foyer est le point ou convergent tous les rayons déviés après la lentille et c'est là que l'image est nette mais à l'envers, puis les rayons divergent pour donner toujours une image à l'envers mais floue sur un écran.
L'écran doit donc être placé au foyer pour obtenir une image nette. Je pourrais donc déterminer la distance focale en fonction de la netteté à l'écran ? en mesurant la distance qui sépare la lentille de l'écran ?

Et pour tenir compte de la remarque de Lupicin, la lentille divergente ne peut servir à cette utilisation , mais alors à part l'optique (lunettes de vue) qu'elles sont les autres utilisations de la lentille divergente ?

[invitebfeab61d]

Auto correction :

Quand je dis : "puis les rayons divergent" non, les rayons poursuivent leur trajectoire.
Une bonne nuit de sommeil peut quelquefois éclaircir les idées

Mais je me pose quand même les autres questions

[SunnySky]

En fait ma question est plus simple que cela. Si je place un objet de 10 cm à 30 cm devant une lentille, l'image se forme 20 cm derrière cette lentille. Quelle est la distance focale de cette lentille ?
La réponse donnée est : 10 cm et l'explication est la suivante : par construction, en utilisant le rayon non dévié qui passe par l'axe optique et la position de l'image après la lentille, on détermine le foyer à l'aide du rayon parallèle à l'axe optique avant la lentille.
Comment fait-on pour trouver 10 cm ?

On ne peut pas trouver 10 cm comme distance focale. En réalité, si l'objet est à 30 cm et l'image à 20 com, alors la distance focale est de 12 cm. La taille de l'objet n'a aucune importance.

[SunnySky]

Ensuite le rayon qui arrive parallèlement à l'axe est dévié vers le foyer F. Comme tu connais les distances OH (c'est AB), A'B' et OA', tu en déduis OF :

OF/OA' = (OH+A'B')/A'B'

Oups..

OF/OA' < 1 alors que (OH+A'B')/A'B' > 1.

Ces deux termes ne peuvent être égaux.

J'opterais plutôt pour:

A'F/A'O = (OH+A'B')/A'B'

De toutes façons, j'utiliserais plutôt 1/D_o + 1/D_i = 1/f pour résoudre ce problème

[deep_turtle]

Je pourrais donc déterminer la distance focale en fonction de la netteté à l'écran ? en mesurant la distance qui sépare la lentille de l'écran ?

Expérimentalement oui c'est une manière de faire.

Et pour tenir compte de la remarque de Lupicin, la lentille divergente ne peut servir à cette utilisation , mais alors à part l'optique (lunettes de vue) qu'elles sont les autres utilisations de la lentille divergente ?

La lentille divergente est utilisée pour faire des images virtuelles : les rayons semblent venir d'un point situé devant la lentille. Il y a deux sortes d'images :

1/ les images réelles (comme celles qui se forment sur un écran, les rayons issus d'un point de l'objet convergent vers un point de l'écran)

2/ les images virtuelles, où les rayons divergent depuis chaque point de l'image.

Attention, l'oeil ne voit que les images virtuelles !! Si tu mets ton oeil à la place l'écran tu ne verras absolument rien de net !

[Chip]

Attention, l'oeil ne voit que les images virtuelles !!

Non, on voit aussi les images réelles puisqu'on voit une image réelle formée sur un écran... et si on enlève l'écran et qu'on se place un peu après, on voit très bien l'image réelle directement (image dite "aérienne", c'est à dire vue sans l'aide d'un écran ou d'un dépoli). Ce n'est pas la divergence des rayons lorsqu'ils pénètrent dans l'œil qui définit si l'image regardée est réelle ou virtuelle.

[deep_turtle]

OK, je suis d'accord avec ça. J'aurais dû écrire "l'œil ne voit que les images dont les rayons sont divergents". Merci de corriger !

[invite84d82767]

Bonjour tout le monde !

Je suis en pleine révision de mon cours d'optique en spécialité physique term S. Et il y a bien quelque chose qui me chagrine,
On a vu la loupe, on a calculer une distance focale mais je me souviens plus trop de la méthode, pourtant j'écoutais en cours, mais on va dire qu'avec le microbe qui traine c'est pas la fête.
Sérieusement, voila comment se présentait l'exemple ( regarder le fichier joint)
On avait comme info la vergence C=10 dioptrie et on utilisait une lentille comme loupe.
Comment est-ce qu'on doit faire pour calculer la distance focale f de la lentille ? on mesure a la règle AO ? je comprend pas trop .. mais vu comment c'était écris dans le TP, c'était bien calculer, je vois pas de formule dans mon résumé.
Vous avez une idée ?
Merci !