Dix questions pour vérifier ta maîtrise des lentilles minces convergentes : foyers, vergence, nature de l’image, relation de conjugaison et grandissement. Choisis une seule réponse puis lis l’explication.
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Comment appelle-t-on le point où convergent, après la lentille, les rayons parallèles à l’axe optique ?
Les rayons parallèles à l’axe ressortent d’une lentille convergente en passant par son foyer image.
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Quelle est la vergence d’une lentille de distance focale 20 cm ?
C = 1 ÷ f’ = 1 ÷ 0,20 m = 5,0 δ ; il faut convertir la focale en mètres.
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Un rayon passant par le centre optique O d’une lentille mince…
Le centre optique est le point où le rayon traverse la lentille sans changer de direction.
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Quelle est l’expression de la relation de conjugaison ?
Avec des mesures algébriques, 1/OA’ − 1/OA = 1/f’.
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Un objet est à 30 cm d’une lentille de focale 10 cm (OA = −30 cm). Où se forme l’image ?
1/OA’ = 1/10 − 1/30 = 1/15 donc OA’ = +15 cm : image réelle après la lentille.
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Le grandissement vaut −0,50. Que peut-on dire de l’image ?
Un grandissement négatif signifie image renversée ; |γ| = 0,50 signifie image deux fois plus petite.
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Où faut-il placer l’objet pour utiliser une lentille convergente comme loupe ?
Pour |OA| inférieur à f’, l’image est virtuelle, droite et agrandie.
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L’image donnée par une loupe est…
L’objet est entre F et O : OA’ est négatif et γ est supérieur à 1.
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Avec une focale de 10 cm, l’objet est placé à 20 cm de la lentille. Quelle est la distance objet-image ?
L’objet en 2f’ donne une image en 2f’ de l’autre côté : D = 4f’ = 40 cm.
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Un objet de 2,0 cm donne une image de 5,0 cm de hauteur, renversée. Quel est le grandissement ?
γ = A’B’ ÷ AB = −5,0 ÷ 2,0 = −2,5 : le signe négatif traduit le renversement.
Les notions passées en revue dans ce QCM lentilles minces
- Foyers, centre optique et distance focale
- Vergence et dioptrie
- Construction de l’image avec trois rayons
- Relation de conjugaison et signes algébriques
- Grandissement et nature de l’image
- Loupe et image virtuelle
Le piège classique
Le piège classique : oublier que OA est négatif pour un objet réel. Écrire 1/OA’ = 1/f’ − 1/OA avec OA négatif est un excellent réflexe, mais utiliser la valeur absolue sans changer le signe donne un résultat faux. Pense aussi à travailler dans la même unité pour toutes les longueurs.
La bonne habitude
Commence toujours par un schéma : place l’objet, les foyers F et F’, trace deux rayons, puis estime où se forme l’image. Calcule ensuite avec la relation de conjugaison et vérifie que le signe de OA’ et celui de γ correspondent à ce que tu as dessiné.
Questions fréquentes
Pourquoi appelle-t-on la lentille mince ?
Parce que son épaisseur est négligeable par rapport à sa distance focale et aux distances objet et image. On peut alors la schématiser par un simple plan et appliquer la relation de conjugaison.
Une image virtuelle existe-t-elle vraiment ?
Oui, l’œil la voit : les rayons semblent provenir d’un point situé avant la lentille. En revanche, aucun écran ne peut la recevoir puisque les rayons n’y convergent pas.
Quelle est l’unité de la vergence ?
La dioptrie (δ), égale à un mètre à la puissance moins un. Une lentille de 2 δ a une focale de 0,50 m.