Lentilles et formation des images

Un objet plan AB de hauteur $AB = 2{,}0\ \text{cm}$ est placé perpendiculairement à l'axe optique, à $6{,}0\ \text{cm}$ à gauche d'une lentille mince convergente de distance focale $f' = 2{,}0\ \text{cm}$.

1. Schématiser la situation : trace la lentille, place les foyers objet F et image F' (à 2 cm du centre optique O), place l'objet AB (perpendiculaire à l'axe, A sur l'axe).
2. Construis l'image A'B' à l'aide de deux rayons particuliers.
3. Donner la position et le sens de l'image : à droite ou à gauche de la lentille ? Réelle ou virtuelle ? Droite ou renversée ?

Une lentille mince convergente donne d'un objet réel AB de hauteur $4{,}0\ \text{cm}$, orienté vers le haut, une image réelle A'B' de hauteur $2{,}0\ \text{cm}$.

1. Exprimer le grandissement $\gamma$.
2. Calculer sa valeur.
3. L'image est-elle plus grande, plus petite, ou de même taille que l'objet ?

Un objet et une lentille mince convergente sont placés de telle sorte que le grandissement vaut $\gamma = 0{,}80$.

1. Indiquer si l'image est plus petite, plus grande ou de même taille que l'objet.
2. Calculer la taille de l'image d'un objet de hauteur $5{,}1\ \text{cm}$.

1. Indiquer la partie de l'œil réel qui fait dévier les rayons lumineux entrants.
2. Indiquer la partie sur laquelle l'image d'un objet se forme.
3. Expliquer comment s'effectue le contrôle de la quantité de lumière entrant dans l'œil.
4. Représenter le schéma du modèle de l'œil réduit (3 éléments).
5. Indiquer le rôle de chacun des éléments de ce modèle réduit.

Un objet plan droit AB de taille 2,0 cm est placé perpendiculairement à l'axe optique, à 6,0 cm à gauche d'une lentille mince convergente de distance focale $f' = 2{,}0\ \text{cm}$.

1. Schématiser la situation et construis l'image A'B'.
2. Déterminer graphiquement la position et le sens de l'image.
3. En déduire la valeur du grandissement $\gamma$.
4. À partir de $\gamma$, calculer la taille de l'image. Vérifier sur le schéma.

L'appareil photographique et le vidéoprojecteur utilisent un ensemble de lentilles modélisable par une lentille mince convergente de distance focale f'.

• Vidéoprojecteur : l'objet (matrice du projecteur) est à une distance comprise entre f' et 2f' de la lentille → γ > 1 (l'image projetée est plus grande que l'objet).
• Appareil photo : l'objet (la scène) est à une distance supérieure à 2f' → γ < 1 (l'image sur le capteur est plus petite que l'objet).

Vérifier graphiquement chacune de ces affirmations.

Document 1, Deux défauts de vision. La myopie est un défaut de vision des objets lointains dû à une trop grande convergence de l'œil. Elle se corrige avec des verres divergents. La presbytie est liée au vieillissement du cristallin entraînant une vision proche difficile. Pour y remédier, on utilise des verres convergents.

Document 2, Lunettes de Franklin (1784). Au XVIIIᵉ siècle, le physicien Benjamin Franklin, à la fois myope et presbyte, a coupé en deux les verres de ses deux paires de lunettes et les a assemblés. Il a placé en haut les verres concaves à bords épais (vision de loin), et en bas les verres convexes à bords minces (vision de près). C'est l'origine des lunettes à double foyer.

1. Nommer le défaut corrigé par chaque partie des lunettes de Franklin.
2. Associe, en justifiant, les schémas (a) et (b) du document 1 au défaut correspondant (myopie ou presbytie).
3. Comparer qualitativement la valeur de la distance focale f' du cristallin de l'œil dans chacune de ces deux situations.
4. Attribue l'adjectif convergent ou divergent à chaque partie des lunettes de Franklin.