Chapitre 8 — L'Optique

Physique-Chimie · Seconde
Lentilles · Rayons lumineux · Formation d'images · L'œil
Définition

L'optique étudie le trajet des rayons lumineux issus d'un objet éclairé, notamment lorsqu'ils traversent des lentilles. Elle permet de comprendre la formation d'images et la correction de la vue.

Défauts de la vue et corrections

Myopie

Image formée avant la rétine. Correction par lentille divergente.

Hypermétropie

Image formée après la rétine. Correction par lentille convergente.

Astigmatie

Déformation de la cornée. Image floue à toute distance.

Types de lentilles

Lentille convergente

  • Bombée en son milieu (plus épaisse au centre)
  • Fait converger les rayons vers F'
  • Vergence V > 0
F'
Les rayons convergent vers le foyer image F'

Lentille divergente

  • Creuse en son milieu (plus fine au centre)
  • Fait diverger les rayons
  • Vergence V < 0
Les rayons divergent à la sortie de la lentille
Schéma géométrique de la lentille convergente
Δ L O F F' f' (distance focale)
O : centre optique F : foyer objet F' : foyer image Δ : axe optique f' = OF' : distance focale

Le rayon passant par le centre optique O n'est jamais dévié. F et F' sont symétriques par rapport à O.

Construction d'image — objet AB → image A'B'
Δ L O F F' B A A' B' parallèle → F' par O (non dévié) par F → parallèle

Règles de construction des 3 rayons

  • Rayon vert : parallèle à Δ avant la lentille → passe par F' après
  • Rayon rouge : passe par O → non dévié (continue tout droit)
  • Rayon noir : passe par F avant la lentille → ressort parallèle à Δ
  • Les 3 rayons se croisent exactement en B' → l'image est renversée, en dessous de l'axe

A' est toujours sur l'axe optique. L'image A'B' est réelle et renversée quand l'objet est au-delà de F.

Grandissement γ (gamma)
γ = A'B' / AB
tailles algébriques (même unité)
γ = OA' / OA
distances algébriques
  • |γ| > 1 → image plus grande que l'objet
  • |γ| < 1 → image plus petite que l'objet
  • γ < 0 → image renversée (cas habituel avec lentille convergente)
  • γ > 0 → image droite (même sens que l'objet)

Les deux formules donnent toujours le même résultat — utiliser celle dont on connaît les données.

L'œil en physique

Cristallin

Modélisé par la lentille convergente dans le TP. Il fait converger les rayons pour former l'image sur la rétine. Sa forme s'adapte (accommodation).

Rétine

Modélisée par l'écran dans le TP. Elle réceptionne l'image A'B' nette. L'image y est réelle et renversée.

Principe de fonctionnement

Le cristallin (lentille) fait converger les rayons lumineux issus d'un objet pour former une image nette sur la rétine (écran). En cas de défaut visuel, la lentille correctrice (lunettes) compense le défaut du cristallin.

Récap — Formules à retenir
γ = A'B' / AB
grandissement par les tailles
γ = OA' / OA
grandissement par les distances
Rayon // axe → passe par F' après lentille Rayon par O → non dévié Rayon par F → parallèle après lentille f' = OF' = distance focale Image renversée si γ < 0