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- Compléments de Physique

remarqueComparaison avec les lentilles

Auteur: Benjamin Mollier
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Partons d'une lentille convergente...
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On reprend le tracé d'une image à travers une lentille convergente construit au chapitre précédent.
Crédit : ASM/B. Mollier

Arrêtons nous quelques instants sur les similitudes qu'il existe entre lentilles minces et miroirs sphériques.

Une fois n'est pas coutume, commençons par la différence. Si la lumière passant à travers une lentille se propage toujours dans le même sens, celle se réfléchissant sur le miroir repart d'où elle vient. Pour la lentille, l'espace objet et image sont situés chacun d'un côté de la lentille. Ils sont confondus pour le miroir. Mais par une vue de l'esprit, nous allons nous apercevoir que formellement ces deux systèmes sont strictement équivalents.

Un peu de pliage

Reprenons un des dessins que nous avons faits au chapitre précédent. Celui de la lentille convergente par exemple. Plions-le le long de la lentille. Une fois plié, ce dessin ne ressemble-t-il pas comme deux gouttes d'eau à celui du miroir concave ? Et si on fait de même avec une lentille divergente, ne retrouve-t-on pas le miroir convexe ? Quand je vous disais que c'était la même chose.

  • En pliant notre dessin, les foyers objet et image se superposent, comme dans le cas des miroirs.
  • Au moment du pliage, la distance focale image (et seulement elle) est inversée, expliquant le changement de signe par rapport au chapitre précédent. En effet, le foyer principal image passe de l'autre côté de la lentille au moment du pliage.
  • Le rayon non dévié passant par le centre ? C'est désormais celui passant par le sommet.

definitionEspace objet/image réel/virtuel

On appelle espace image réelle la zone de l'espace où l'image formée sera réelle. Dans le cas d'une lentille mince, c'est la partie de l'espace située en aval de la lentille.

On définit de la même manière l'espace image virtuelle la partie où cette image sera virtuelle. Dans le cas d'une lentille, c'est la portion de l'espace située en amont de la lentille.

En continuant ainsi, on définit également l'espace objet réel, où l'objet est réel pour le système optique, et l'espace objet virtuel où celui-ci sera virtuel. Dans le cas d'une lentille, ils se situent respectivement en amont et en aval de la lentille.

Dans le cas des miroirs sphériques, au vu de notre pliage, espaces objet réel et virtuel sont inchangés. Par contre espaces image virtuelle et réelle sont intervertis.

Espaces objet/image réel/virtuel
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Où trouver un objet ou une image réelle ? virtuelle ? Pour une lentille (et un miroir sphérique), l'espace objet réel est en amont de celle-ci, l'espace objet virtuel étant en aval. Pour une lentille, l'espace image réelle est en aval et l'espace image virtuelle en amont. Dans le cas d'un miroir sphérique, ces deux derniers espaces sont inversés.
Crédit : ASM/B. Mollier
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