Comment savoir si l’image sera réelle ou virtuelle ?

Si après la lentille les rayons convergent vraiment en un point du côté émergent, l’image est réelle (d_i > 0) et on peut la former sur un écran. Si après la lentille les rayons divergent et que seuls leurs prolongements en arrière se coupent, l’image est virtuelle (d_i < 0) — on la voit en regardant à travers la lentille, mais l’écran du côté émergent reste flou.

Pourquoi une lentille convergente peut-elle donner une image agrandie et aussi une image réduite ?

Cela dépend de la distance de l’objet par rapport à la distance focale. Bien au-delà de 2f, l’image réelle est réduite et renversée ; entre f et 2f — agrandie et renversée ; à l’intérieur du foyer (d_o < f), elle devient virtuelle, droite et agrandie. Comparez les cas d_o = 2f et d_o = f/2.

À quoi servent les rayons particuliers si l’on a déjà la formule de conjugaison ?

La formule donne vite les nombres ; le schéma de rayons montre où se trouve l’image, si les rayons convergent vraiment ou seulement « paraissent » le faire, et pourquoi le signe du grandissement change. Les traits pleins sont les chemins physiques ; les pointillés, les prolongements en arrière jusqu’à l’image virtuelle.

Lentilles : construction d’image

Q: Pourquoi une lentille convergente peut-elle donner une image agrandie et aussi une image réduite ?

Cela dépend de la distance de l’objet par rapport à la distance focale. Bien au-delà de 2f, l’image réelle est réduite et renversée ; entre f et 2f — agrandie et renversée ; à l’intérieur du foyer (d_o < f), elle devient virtuelle, droite et agrandie. Comparez les cas d_o = 2f et d_o = f/2.

Q: À quoi servent les rayons particuliers si l’on a déjà la formule de conjugaison ?

La formule donne vite les nombres ; le schéma de rayons montre où se trouve l’image, si les rayons convergent vraiment ou seulement « paraissent » le faire, et pourquoi le signe du grandissement change. Les traits pleins sont les chemins physiques ; les pointillés, les prolongements en arrière jusqu’à l’image virtuelle.

Lentilles convergentes et divergentes : marche des rayons et construction de l’image réelle et de l’image virtuelle.

À propos du modèle

Lentilles : construction d’image dans l’approximation de Gauss pour des lentilles minces convergentes (+f) et divergentes (−f). Trois rayons particuliers fixent la position de l’image : le parallèle à l’axe, qui passe ensuite par le foyer F′ (ou paraît issu de F pour une divergente) ; le rayon par le centre optique ; le rayon par le foyer objet F, qui après la lentille va parallèle à l’axe. La formule de conjugaison 1/f = 1/d_o + 1/d_i et le grandissement m = −d_i/d_o donnent la distance, la hauteur et l’orientation. L’image réelle (d_i > 0) est là où les rayons transmis convergent vraiment et où on peut les recueillir sur un écran ; l’image virtuelle (d_i < 0), sur les prolongements en arrière de rayons divergents. Un objet dans le plan focal donne un faisceau parallèle (image à l’infini). C’est un modèle géométrique scolaire, sans épaisseur, sans aberrations ni diffraction à l’ouverture.

Public : Optique géométrique : conventions de signes et distinction entre image réelle et image virtuelle.

Notions clés

lentilles
construction d’image
lentille mince
distance focale
grandissement
image réelle
image virtuelle

Comment ça marche

Trois rayons particuliers de la lentille mince : parallèle à l’axe, puis par le foyer ; par le centre optique, sans déviation ; par le foyer objet, puis parallèle à l’axe. La formule 1/f = 1/d_o + 1/d_i et le grandissement m = −d_i/d_o fixent la position et la hauteur de l’image. Traits pleins — chemins réels ; pointillés — prolongements vers l’image virtuelle.

Formules

1/f = 1/d_o + 1/d_i

m = h_i/h_o = −d_i/d_o

Questions fréquentes

Comment savoir si l’image sera réelle ou virtuelle ?: Si après la lentille les rayons convergent vraiment en un point du côté émergent, l’image est réelle (d_i > 0) et on peut la former sur un écran. Si après la lentille les rayons divergent et que seuls leurs prolongements en arrière se coupent, l’image est virtuelle (d_i < 0) — on la voit en regardant à travers la lentille, mais l’écran du côté émergent reste flou.
Pourquoi une lentille convergente peut-elle donner une image agrandie et aussi une image réduite ?: Cela dépend de la distance de l’objet par rapport à la distance focale. Bien au-delà de 2f, l’image réelle est réduite et renversée ; entre f et 2f — agrandie et renversée ; à l’intérieur du foyer (d_o < f), elle devient virtuelle, droite et agrandie. Comparez les cas d_o = 2f et d_o = f/2.
À quoi servent les rayons particuliers si l’on a déjà la formule de conjugaison ?: La formule donne vite les nombres ; le schéma de rayons montre où se trouve l’image, si les rayons convergent vraiment ou seulement « paraissent » le faire, et pourquoi le signe du grandissement change. Les traits pleins sont les chemins physiques ; les pointillés, les prolongements en arrière jusqu’à l’image virtuelle.

Poursuivez avec des thèmes proches de cette catégorie — ou les 50 de «Optique et lumière».

Toute la catégorie →

NouveauCollège–lycée

Formule de conjugaison

Lancer la simulation

Forme de Gauss 1/f = 1/d_o + 1/d_i ; hyperbole d_i(d_o), pôle en d_o = f, schéma et contrôle des 1/d.

Collège–lycée

Réflexion de la lumière

Lancer la simulation

Miroirs plan, concave et convexe : loi de la réflexion et construction d’image par les rayons particuliers.

NouveauCollège–lycée

Télescope et microscope

Lancer la simulation

Deux lentilles minces : montages de Kepler, de Galilée et microscope composé. Tracé paraxial, grossissement et rapport des distances focales de l’objectif et de l’oculaire.

NouveauCollège–lycée