Les lentilles et la formation d'images
La vitesse de propagation de la lumière dépend du milieu qu'elle traverse. L'indice de réfraction d'un milieu transparent est le rapport entre la vitesse de la lumière dans le vide c et sa vitesse dans ce milieu v : n = c/v. Cet indice est toujours supérieur à 1 pour un milieu matériel.
Une lentille convergente est caractérisée par :
- Son centre optique O
- Ses foyers F et F' situés sur l'axe optique, symétriques par rapport au centre O
- Sa distance focale f' enmeˋtres, qui est la distance entre O et F'
Propriétés des rayons lumineux à travers une lentille convergente :
- Tout rayon passant par le centre O n'est pas dévié
- Tout rayon arrivant parallèle à l'axe optique ressort en passant par le foyer image F'
- Tout rayon passant par le foyer objet F ressort parallèle à l'axe optique
La vergence C d'une lentille est l'inverse de sa distance focale : C = 1/f', exprimée en dioptries. Plus la lentille est épaisse, plus sa vergence est grande.
Le grandissement γ = A'B'/AB est sans unité et indique le rapport entre la taille de l'image et celle de l'objet.
Comparaison importante : L'œil fonctionne comme un système optique similaire à un appareil photo. L'œil réel comporte l'iris, la pupille, le cristallin et la rétine, tandis que l'œil réduit peut être modélisé par un diaphragme, une lentille convergente et un écran. L'appareil photo contient un diaphragme, un objectif et un capteur.
Pour la vision :
- Objet éloigné → œil au repos → cristallin non déformé → image sur la rétine
- Objet proche → accommodation → cristallin bombé → distance focale diminuée
