Pour pouvoir tracer l'image d'un objet par une lentille mince convergente, on considère trois rayons particuliers, dont le trajet à travers la lentille peut être facilement déterminé. Les rayons qui passent par le centre optique O de la lentille ne subissent aucune déviation.
Dans le cas d'une lentille convergente, un objet placé avant le point focal objet a une image réelle renversée de l'autre côté de la lentille. Une image est dite réelle si elle est projetable sur un écran. C'est le cas lorsque les rayons convergent vers un point d'intersection situé après la lentille.
Les lentilles convergentes sont plus minces sur les bords par rapport au centre. Les lentilles minces sont schématisées par une double flèche verticale pointant vers l'extérieur du segment.
En sachant la position du foyer, il est possible de déterminer la longueur focale de la lentille utilisée. Pour ce faire, il faut marquer le centre de la lentille sur la feuille. Il suffit ensuite de mesurer la distance entre le centre de la lentille et le foyer, ce qui représente la longueur focale de la lentille.
Dans le cadre de l'approximation de Gauss, l'image A'B' d'un objet AB perpendiculaire à l'axe est également perpendiculaire à l'axe. Pour trouver l'image A'B' de AB il suffira donc de déterminer l'image B' de B et d'abaisser de B' une perpendiculaire à l'axe principal pour obtenir A'.
La longueur (ou distance) focale d'une lentille convergente est la distance entre le centre géométrique de la lentille et le point (foyer) où convergent un ensemble de rayons parallèles entre eux après avoir traversé la lentille.
La vergence d'un système de lentilles est calculée à partir de la formule suivante: Ctotale=C1+C2+C3+... 1lftotale=1lf1+1lf2+1lf3+... On place une lentille divergente d'une longueur focale de 10cm près d'une lentille de vergence de +2,5δ + 2 , 5 δ .
Plaçons un point objet A (lumineux) sur l'axe optique à une certaine distance p = AO d'une lentille. Tous les rayons de lumière émis par A et passant par la lentille convergent de l'autre côté en un seul point A' : le point image (du point objet). A' se trouve à une distance q = OA' de la lentille.
Cette première méthode est simple à exécuter : si on obtient sur un écran une image nette d'un objet lumineux très éloigné (dont les rayons proviennent de l'infini) comme le Soleil par exemple, alors la distance mesurée entre la lentille et l'écran, sera la distance focale f ' = OA' de cette lentille convergente.
Les lentilles convergentes possèdent des bords plus fins que le centre. Pour les lentilles divergentes, c'est l'inverse, les bords sont plus épais que le centre. Si la lentille est plus mince aux bords qu'au milieu elle est appelée convergente, sinon elle est divergente.
Le bord d'une lentille convergente est plus mince que son centre. On peut donc appeler les lentilles convergentes des lentilles à bords minces. Il existe plusieurs formes de lentilles convergentes : On représente une lentille convergente par une double-flèche quelle que soit la forme de la lentille convergente.
Une loupe utilise les propriétés de la lentille convexe, soit un système convergent. Lorsque la distance entre la lentille et l'objet est plus petite que la longueur focale (do<lf d o < l f ), une image virtuelle plus grande que l'objet est obtenue.
Les caractéristiques de l'image obtenue sont les suivantes : l'image est plus petite que l'objet, réelle (puisqu'elle est peut être récoltée sur un écran), inversée (puisqu'elle n'est pas dans le même sens que l'objet) et elle est située entre le foyer et deux fois la longueur focale.
Une image réelle est obtenue lorsque les rayons lumineux se concentrent, ou convergent, sur un écran ou sur un mur. Une image virtuelle est observée uniquement à travers un appareil optique (comme un miroir ou une lentille): elle ne peut pas être vue.
Lorsque l'objet est placé entre le foyer objet et le centre optique de la lentille, l'image formée par la lentille est virtuelle, agrandie et droite. Lorsque l'objet est placé entre le foyer objet F et le centre optique O de la lentille, l'image formée par la lentille est virtuelle.
L'unité de vergence d'un système optique est le mètre à la puissance moins un, vergence d'un système optique dont la distance focale est 1 mètre, dans un milieu dont l'indice de réfraction est 1. Cette unité s'appelle aussi la dioptrie.
vergence n.f. Inverse de la distance focale d'un système optique centré.
D = f/g +2f +fg
Le calcul de la focale donne rarement une valeur entière ou une valeur de focale standardisée. Il convient donc de recalculer la distance en fonction de la valeur standardisée la plus proche.
Une lentille divergente est une lentille qui réfracte les rayons lumineux parallèles de façon à les éloigner de l'axe principal. Les lentilles divergentes peuvent être identifiées au toucher, puisque le centre de la lentille est plus mince que les extrémités de cette même lentille.
Si est positif, alors l'image est droite (c'est-à-dire dans le même sens que l'objet). Si est négatif, alors l'image est inversée par rapport à l'objet. On peut obtenir une image réelle inversée après la lentille si l'objet est placé avant le foyer objet de la lentille convergente.
distance focale 'f de la lentille : ' = f OF' ). Le centre optique (intersection de l'axe optique avec la lentille) noté O. point A placé sur l'axe optique vers le point B au-dessus de l'axe optique. Tenir compte de la taille de l'objet et éventuellement de l'échelle utilisée.
Le cristallin est une lentille transparente située à l'intérieur de l'oeil, derrière l'iris (membrane qui fait la couleur de l'oeil) qui permet aux rayons lumineux de converger à l'intérieur de l'oeil pour les concentrer sur la rétine.
Par convention, la vergence d'une lentille convergente est positive tandis que la vergence d'une lentille divergente est négative. Plus la vergence est grande, plus la lentille est "puissante" c'est à dire dévie fortement les rayons de la lumière.
La distance focale est la longueur qui sépare le centre optique du foyer image. On la note f′. La distance focale est la mesure algébrique de la distance entre le centre optique et le foyer image.