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Construction d'images à travers une lentille mince
🔗Capacité traitée :• Construire l’image d’un objet situé à distance finie ou infinie à l’aide de rayons lumineux, identifier sa nature réelle ou virtuelle.
Construire l'image des objets AB suivants ou prolonger les rayons lumineux suivants. À chaque tracé, indiquer la nature de l'image et le signe du grandissement transversal.
La colonne de gauche concerne une lentille convergente, celle de droite une lentille divergente. Les objets en trait plein sont réels, ceux en pointillés sont virtuels.
La colonne de gauche concerne une lentille convergente, celle de droite une lentille divergente. Les objets en trait plein sont réels, ceux en pointillés sont virtuels.

💡 Indice
Trois rayons sont toujours constructibles depuis le point B : celui parallèle à l'axe (qui émerge par le foyer image), celui passant par le foyer objet (qui émerge parallèle à l'axe) et celui passant par le centre optique (non dévié). Deux suffisent. Pour un objet virtuel, ce sont les prolongements des rayons incidents qui se croisent en B : les rayons réels arrivent donc sur la lentille en se dirigeant vers B.
Pour le dernier cas, où un rayon quelconque est à prolonger, utiliser un foyer secondaire : tracer le rayon parallèle passant par le centre optique, il coupe le plan focal image au foyer secondaire par lequel passe le rayon émergent.
Pour le dernier cas, où un rayon quelconque est à prolonger, utiliser un foyer secondaire : tracer le rayon parallèle passant par le centre optique, il coupe le plan focal image au foyer secondaire par lequel passe le rayon émergent.
✅ Correction
On note $f'$ la distance focale image et $\gamma_t = \overline{\text{OA}'}/\overline{\text{OA}}$ le grandissement transversal. La formule de Descartes $\dfrac{1}{\overline{\text{OA}'}} - \dfrac{1}{\overline{\text{OA}}} = \dfrac{1}{f'}$ permet de vérifier chaque construction.
Lentille convergente (colonne de gauche), de haut en bas :
1. Objet réel avant F : image réelle, renversée, réduite. $\gamma_t < 0$. C'est le cas de l'appareil photographique.
2. Objet réel entre F et O : image virtuelle, droite, agrandie. $\gamma_t > 1$. C'est le cas de la loupe.
3. Objet virtuel entre O et F' : image réelle, droite, réduite. $\gamma_t$ compris entre 0 et 1.
4. Objet virtuel au-delà de F' : image réelle, droite, réduite. $\gamma_t$ compris entre 0 et 1.
5. Rayon quelconque à prolonger : construction par foyer secondaire image.
Lentille divergente (colonne de droite), de haut en bas :
1. Objet réel loin de la lentille : image virtuelle, droite, réduite. $0 < \gamma_t < 1$.
2. Objet réel proche de la lentille : image virtuelle, droite, réduite. $\gamma_t$ plus proche de 1 que dans le cas précédent.
3. Objet virtuel entre O et F : image réelle, droite, agrandie. $\gamma_t > 1$.
4. Objet virtuel au-delà de F : image virtuelle, renversée, réduite. $\gamma_t < 0$.
5. Rayon quelconque à prolonger : construction par foyer secondaire image, situé cette fois dans le plan focal image virtuel, avant la lentille.
Deux règles se dégagent, à retenir : une image droite ($\gamma_t > 0$) correspond toujours à un objet et une image de natures différentes (l'un réel, l'autre virtuel), et une seule situation donne une image renversée à partir d'un objet réel, celle de l'objet réel avant le foyer objet d'une lentille convergente.
Lentille convergente (colonne de gauche), de haut en bas :
1. Objet réel avant F : image réelle, renversée, réduite. $\gamma_t < 0$. C'est le cas de l'appareil photographique.
2. Objet réel entre F et O : image virtuelle, droite, agrandie. $\gamma_t > 1$. C'est le cas de la loupe.
3. Objet virtuel entre O et F' : image réelle, droite, réduite. $\gamma_t$ compris entre 0 et 1.
4. Objet virtuel au-delà de F' : image réelle, droite, réduite. $\gamma_t$ compris entre 0 et 1.
5. Rayon quelconque à prolonger : construction par foyer secondaire image.
Lentille divergente (colonne de droite), de haut en bas :
1. Objet réel loin de la lentille : image virtuelle, droite, réduite. $0 < \gamma_t < 1$.
2. Objet réel proche de la lentille : image virtuelle, droite, réduite. $\gamma_t$ plus proche de 1 que dans le cas précédent.
3. Objet virtuel entre O et F : image réelle, droite, agrandie. $\gamma_t > 1$.
4. Objet virtuel au-delà de F : image virtuelle, renversée, réduite. $\gamma_t < 0$.
5. Rayon quelconque à prolonger : construction par foyer secondaire image, situé cette fois dans le plan focal image virtuel, avant la lentille.
Deux règles se dégagent, à retenir : une image droite ($\gamma_t > 0$) correspond toujours à un objet et une image de natures différentes (l'un réel, l'autre virtuel), et une seule situation donne une image renversée à partir d'un objet réel, celle de l'objet réel avant le foyer objet d'une lentille convergente.


