Physique · 08 / 12

Lentilles : reconstruire une image

Première · Exemple résolu et 4 exercices corrigés, à ton rythme.

Le principe, simplement

Dans le modèle de lentille mince convergente, un rayon parallèle à l’axe émerge vers le foyer image ; un rayon passant par le centre optique garde sa direction. Leur intersection construit un point de l’image. Ici, pour un objet réel au-delà du foyer et une image réelle, u, v et f sont des distances positives : 1/f = 1/u + 1/v. Avec des distances algébriques, la convention s’écrit autrement.

1/v+1/u=1/f
L’IMAGE À RETENIRLentilles : reconstruire une image
  1. 01Objet et axe
  2. 02Deux rayons connus
  3. 03Intersection image
  4. 04Distance et taille

EXEMPLE RÉSOLU

Du cours au raisonnement

f = 10 cm et u = 30 cm : 1/v = 1/10 − 1/30 = 1/15. L’image réelle est à 15 cm et inversée ; le grandissement vaut −v/u = −0,5.

Résoudre un problème dans cette matière

  1. Dessiner le système

    Délimite l’objet étudié, le référentiel et l’axe positif. Sur un bilan de forces, dessine les interactions extérieures ; une flèche est une force appliquée au système.

  2. Trier les grandeurs

    Sépare données et inconnues, puis convertis les unités avant substitution. Écris 36 km/h = 10 m/s ; ne remplace pas 36 directement dans une formule en unités SI.

  3. Écrire le modèle

    Choisis une loi qui correspond aux hypothèses : accélération constante, lentille mince, résistance ohmique… Isole symboliquement l’inconnue avant d’arrondir.

  4. Interpréter

    Vérifie les dimensions et le signe. Une vitesse négative indique un sens sur l’axe choisi. Discute l’ordre de grandeur et ce que le modèle ignore.

À TOI DE JOUER

01 · Une tentative avant la correction

Même lentille : où est l’image d’un objet à 20 cm ?

Un indice

Isole 1/v en conservant la même unité pour toutes les distances.

Voir et comprendre la correction

1/v = 1/10 − 1/20 = 1/20, donc v = 20 cm. Le grandissement est −1 : image inversée de même taille.

Compare la méthode, les conditions et le résultat ; indique précisément ce que tu dois reprendre.

PROGRESSER PAR LA PRATIQUE

Trois défis supplémentaires, avec correction

Commence par le premier défi. Écris ta démarche avant d’ouvrir un indice ; utilise la correction pour retrouver la première étape qui bloque.

Faire le bilan après les exercices
02 · Repérer et comprendreLien vers cet exercice

Une lentille convergente a f′ = 0,20 m. Calcule sa vergence.

Un indice pour démarrer

La distance focale doit être en mètres.

Correction étape par étape
  1. C = 1/f′ = 1/0,20.
  2. C = +5 dioptries.
  3. Le signe positif correspond à une lentille convergente.

Quelle étape avais-tu oubliée ? Refais cet exercice sans aide, puis explique pourquoi la méthode fonctionne.

03 · Appliquer la méthodeLien vers cet exercice

Avec l’axe orienté vers la droite, OA = −30 cm et f′ = +10 cm. Trouve OA′.

Un indice pour démarrer

Utilise 1/OA′ − 1/OA = 1/f′ avec distances orientées.

Correction étape par étape
  1. 1/OA′ + 1/30 = 1/10.
  2. 1/OA′ = 1/15, donc OA′ = +15 cm.
  3. L’image se forme à droite de la lentille.

Quelle étape avais-tu oubliée ? Refais cet exercice sans aide, puis explique pourquoi la méthode fonctionne.

04 · Aller plus loinLien vers cet exercice

Pour OA = −30 cm et OA′ = +15 cm, interprète le grandissement.

Un indice pour démarrer

γ = OA′/OA ; le signe et la valeur absolue disent deux choses.

Correction étape par étape
  1. γ = 15/(−30) = −0,5.
  2. Le signe négatif indique une image renversée.
  3. La valeur absolue 0,5 indique une taille moitié de celle de l’objet.

Quelle étape avais-tu oubliée ? Refais cet exercice sans aide, puis explique pourquoi la méthode fonctionne.

L’erreur à éviter

Mélanger une convention de distances positives et une convention algébrique change les signes et le résultat.

Sans tes notes, peux-tu…

  • Expliquer le principe avec tes mots ?
  • Reconstruire le schéma et ses liens ?
  • Résoudre l’exercice et justifier la méthode ?

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