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1.1. Faisceau de lumière entrant.
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On interpose un diaphragme au voisinage de la source de lumière.
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En éloignant le papier calque, on observe que la section du faisceau
augmente avec la distance. Le faisceau peut être observe directement
en disposant le papier calque suivant l'axe du dispositif
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Le faisceau de lumière entrant dans la lentille est un faisceau
divergent car au cours de la propagation les rayons lumineux qui
le composent s'éloignent les un des autres.
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On interpose un diaphragme loin de la source de lumière :
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L'étude au papier calque montre un faisceau cylindrique
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Le faisceau de lumière entrant dans la lentille est un faisceau
parallèle car au cours de la propagation les rayons
lumineux qui le composent restent parallèles à
eaux même.
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1.2. Faisceaux de lumière sortants.
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On interpose d'abord une lentille mince à bord mince
aussi appelée lentille convexe. Elle est placée vers le milieu du
banc d'optique.
Cette lentille concentre le faisceau de lumière en
un faisceau convergent
Une lentille mince à bord mince est aussi appelée
lentille convergente.
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1.3. Autres cas.
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En rapprochant lentement la lentille vers la source, on s'aperçoit
que le faisceau s'élargit petit à petit jusqu'à devenir un faisceau
de lumière cylindrique où tous les rayons lumineux sont parallèles
entre eux.
En continuant de rapprocher lentement la lentille, le faisceau
devient alors un faisceau divergent.
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1.4. Une caractéristique de la lentille.
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Lorsque la lentille est éloignée de la source, le faisceau
émergent converge toujours en un point F, situé à distance fixe
derrière la lentille : le foyer image de la lentille.
Sa distance OF par rapport au centre de la lentille est une caractéristique
de la lentille appelée distance focale et notée ƒ.
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La lentille utilisée porte la mention : ƒ
= 50 mm.
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On retrouve cette indication sur l'objectif de l'appareil
photo.
Dans les unités du système international la distance focale se mesure
en mètres, mais pour les petites valeurs on utilise souvent le millimètre.
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Ce qu'il faut retenir.
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La lentille mince à bord mince modifie le faisceau de lumière qu'elle
intercepte
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Il existe une position pour laquelle le faisceau émergent
est cylindrique, formé de rayons lumineux parallèles
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Au delà, le faisceau émergent est un faisceau convergent
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En deçà, le faisceau émergent est un faisceau divergent
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Une lentille se caractérise par sa distance focale ƒ
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Une lentille mince à bord épais est aussi appelée lentille concave.
Quelle que soit sa position derrière par rapport à la source la
lentille concave disperse le faisceau de lumière en le rendant moins
convergent.
La lentille concave est une lentille divergente.
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L'étude se borne au seul cas de la lentille
convergente, le diaphragme est remplacé par un objet lumineux
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3.1. Une mise au point nécessaire ...
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La lentille est placée au bout de la règle, l'objet lumineux est
le plus petit trou du diaphragme, pratiquement un point lumineux.
En déplaçant l'écran d'observation derrière la lentille on constate
la formation d'une tache lumineuse plus ou moins grande ...
Au cours de déplacement, on observe qu'il existe une position pour
laquelle le point est très petit et l'image bien nette.
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On remplace le diaphragme par un objet lumineux. Chaque point de
cet objet est un point lumineux.
Dans les plupart des cas l'image est floue car elle résulte d'une
superposition de taches lumineuses.
Lorsque chaque point de l'objet a pour image un point, l'image
est nette : on dit que l'on a effectué la mise au point de l'image.
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3.1. Où chercher l'image ?
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La lentille est placée à l'endroit où le faisceau émergent est
parallèle.
A partir de cette position, on recule par sauts de 5 cm. A chaque
fois, la mise au point de l'image faite, on note la position de
l'écran
Lorsque l'objet s'éloigne de la lentille l'image se rapproche petit
à petit du foyer de la lentille; ou lorsque l'objet se rapproche
de la lentille l'image s'éloigne petit à petit du foyer de la lentille.
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Ce qu'il faut retenir.
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Par rapport à la lentille, tout déplacement de l'objet provoque
un déplacement de l'image dans le même sens.
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Lorsque la lentille est éloigné de l'objet, l'image se forme
pratiquement dans le plan du foyer.
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Lorsque la distance devient inférieure à la distance focale,
l'image disparaît parce que la lentille fonctionne en loupe.
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La chambre noire permet d'obtenir sur un écran diffusant une image
renversée, conséquence de la propagation rectiligne de la lumière.
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L'image est nette et peu lumineuse si le trou est petit, car l'image
d'un point est un point
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Limage est lumineuse mais floue, car l'image est une superposition
de taches lumineuses
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Pour obtenir un image nette et lumineuse il suffit de placer devant
le trou une lentille dont le foyer se trouve sur l'écran d'observation;
la chambre noire est devenue un appareil photographique.
Il suffit d'adapter la position de la lentille pour obtenir sur
le papier calque une image nette
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L'œil fonctionne sur le même principe que l'appareil de photo,
si ce n'est que la mise au point se fait par déformation de l''œil,
c'est le phénomène d'accommodation.
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