Construire et caractériser l'image d'un objet par une lentille convergente

Construction graphique de l'image

Pour un objet-plan AB, perpendiculaire à l'axe optique et dont le point A se situe sur cet axe, on construit l'image A'B' en traçant deux des trois rayons particuliers issus du point B, jusqu'à leur intersection après la lentille.

L'image A' de A se trouve alors sur l'axe optique, à la même abscisse que l'intersection des rayons issus de B.

Caractériser l'image obtenue

Une fois l'image construite, on peut la caractériser par sa position (distance à la lentille), sa taille, et son sens : elle peut être droite (même sens que l'objet) ou renversée (sens opposé à l'objet).

Une image est dite réelle lorsqu'elle se forme véritablement après la lentille, à l'endroit où convergent réellement les rayons lumineux : elle peut alors être projetée sur un écran.

Le grandissement

Le grandissement γ d'une lentille compare la taille algébrique de l'image à celle de l'objet :

γ = A'B' / AB

Un grandissement négatif signale une image renversée, un grandissement positif signale une image droite. Une valeur absolue supérieure à 1 correspond à une image agrandie, inférieure à 1 à une image réduite.

Le théorème de Thalès en optique

Le théorème de Thalès, appliqué aux triangles formés par les rayons lumineux de part et d'autre de la lentille, permet de calculer précisément la position et la taille de l'image à partir des distances objet-lentille et lentille-image.

L'essentiel

L'image d'un objet par une lentille convergente se construit à l'aide de deux rayons particuliers.
Une image réelle peut être projetée sur un écran.
Grandissement : γ = A'B' / AB, dont le signe indique le sens et la valeur absolue indique l'agrandissement ou la réduction.
Piège classique : une image réelle formée par une lentille convergente à partir d'un objet réel est généralement renversée, ce qui correspond à un grandissement négatif.

Former l'image d'une diapositive avec un projecteur à lentille convergente