Les lentilles
- La lentille convergente ci-dessous a une distance focale de 10 cm. Pour chacun des cas, trace les rayons lumineux permettant de former l’image et indique les caractéristiques de celle-ci.
- L’objet est placé à 30 cm de la lentille.
b. L'objet est placé à 20 cm de la lentille.
c. L'objet est placé à 10 cm de la lentille.
d. L'objet est placé à 5 cm de la lentille.
2. La lentille divergente ci-dessous a une distance focale de 10 cm ( - 10 cm ). Pour chacun des cas, trace les rayons lumineux permettant de former l’image et indique les caractéristiques de celle-ci.
a. L’objet est placé à 30 cm de la lentille
b. L'objet est placé à 10 cm de la lentille.
3. Calcule la vergence :
- d'une lentille convergente dont la distance focale est de 60 cm.
- d'une lentille divergente dont la distance focale est de 20 cm.
- d'une lentille convergente dont la distance focale est de 2 m.
- d'une lentille divergente dont la distance focale est de 230 mm.
4. Voici 6 lentilles et leur vergence respective : 10 dioptries, - 5 dioptries, 12 dioptries, 4 dioptries, 25 dioptries et - 15 dioptries.
- Quelle est la lentille qui possède la plus grande distance focale?
- Quelle est la lentille qui possède la plus petite distance focale?
- Quelle est la plus puissante?
5. On accole deux lentilles convergentes dont les distances focales sont de 22 cm et de 10 cm. Quelle est la vergence de ce système de lentilles ?
6. Tu trouves expérimentalement que la distance focale d'une lentille est de 20 cm. Tu accoles une deuxième lentilles et tu trouves que la distance focale de cette combinaison est de 15 cm. Trouve la distance focale de la deuxième lentille.
7. Un opticien cherche la vergence idéale d'une lentille pour la fabrication de verres à un de ses patients. Il demande à son patient de regarder dans une lentille de 2 dioptries, mais le patient ne semble pas satisfait. Il accole donc une deuxième lentille de 0,5 dioptrie. Cette fois le patient affirme qu'il n'a jamais si bien vu. Quelle sera le vergence et la distance focale des verres que l'opticien doit fabriquer pour ce patient?
8. On accole à une lentille convergence de 50 cm de distance focale une deuxième lentille afin que la vergence de l'ensemble soit de 5 dioptries. Quelle est le distance focale de la deuxième lentille?
9. Tu places une lentille de 30 cm de distance focale sur un banc d'optique. Trouve la position, le grandissement et les caractéristiques de l'image si on place une chandelle à 50 cm du centre optique. La flamme de la chandelle mesure 4 cm.
10. On place sur un banc d'optique une source lumineuse de 7 cm de hauteur à 20 cm d'une lentille divergente de 15 cm de distance focale. Trouve la position et les caractéristiques de l'image.
11. On place une ampoule de 10 cm de hauteur à 30 cm d'une lentille convexe de distance focale de 40 cm. Trouve la position et les caractéristiques de l'image.
12. On observe un objet à travers une lentille divergente de 20 cm de distance focale. Trouve la position et les caractéristiques de l'image si l'objet se trouve à 70 cm derrière la lentille.
13. Un projecteur à diapositives est muni d'une lentille convergente dont la distance focale est de 10 cm. À quelle distance doit-on placer une diapositive de 5 cm de hauteur devant cette lentille pour qu'une image réelle soit formée sur un écran situé à 3 m plus loin?
14. L'objectif d'un appareil photographique est muni d'une lentille convergente dont la distance focale est de 36 mm. Quelle doit être la distance entre le film et l'objectif :
a) Lorsqu'on photographie une personne de 1,80 m située à 3 m de l'objectif?
b) Lorsqu'on photographie un objet considéré à l'infini?
15. À quelle distance devant une lentille biconvexe de distance focale de 10 cm doit-on placer la flamme d'une bougie pour avoir une image réelle et 3 fois plus grande?
16. À quelle distance doit-on placer un objet devant une lentille convergente de 15 cm de distance focale pour que l'image soit droite et 5 fois plus grande?
17. On place un objet de 4 cm de hauteur à 75 cm devant une lentille biconvexe dont la vergence est de 4 dioptries. Détermine la position et les caractéristiques de l'image.
18. À quelle distance d'une lentille biconvexe de 5 dioptries doit-on placer un objet pour former une image :
a) renversée et 5 fois plus grande que l'objet?
b) droite et 5 fois plus grande que l'objet?
c) renversée et 5 fois plus petite que l'objet
19. Un objet de 4 cm de hauteur est placé à 20 cm d'une lentille convergente dont la longueur focale est de 12 cm. Trouve la position et la hauteur de l'image par la méthode graphique puis par la méthode analytique.
20. Un objet est placé à 10 cm d'une lentille convergente dont la longueur focale est de 15 cm. Trouve la position de l'image et son grandissement.
21. Une lentille convergente dont la longueur focale est de 7,5 cm est placé entre un objet et un écran. La distance entre l'objet et l'écran est de 40 cm. Trouve les positions et les grandissements des images.
22. Un objet de 9 cm de hauteur est placé à 27 cm d'une lentille divergente dont le longueur focale est de 18 cm. Trouve la position et la hauteur de l'image par la méthode graphique, puis par la méthode analytique.
23. Un système optique est composé de deux lentilles accolées dont les vergences respectives sont de + 10 dioptries et de - 6 dioptries. Trouve la puissance et la longueur focale du système optique.
24. Dans quelle région doit-on placer un objet pour qu'une lentille convergente en forme une image réelle, inversée et plus grande que lui?
25. Quel type de lentille peut-on utiliser comme loupe?
26. Deux personnes myopes portent des verres correcteurs dont les longueurs focales sont respectivement de - 15 cm et de - 20 cm. Laquelle de ces personnes est la plus myope? Pourquoi.
27. Deux lentilles dont les longueurs focales sont respectivement de 2 cm et de 5 cm sont séparées de 14 cm. Un objet est placé à 3 cm devant la première lentille.
a. Forme l'image produite par la première lentille par un tracé de rayons. Cette image est l'objet de la deuxième lentille.
b. Forme l'image produite par la deuxième lentille par un tracé de rayons.
c. Calcule la position de l'image de la première lentille et son grandissement.
d. Où est située l'image de la première lentille par rapport à la deuxième?
e. Calcule la position de l'image de la deuxième lentille et son grandissement.
f. Le grandissement total de ce système optique est défini comme étant le rapport entre la hauteur de l'image finale et la hauteur de l'objet initial. Calcule ce grandissement total.