Optique

Foyer — rayons parallèles

Objet au foyer  : les rayons émergents sont parallèles et l’image est à l’infini.

Foyer — rayons parallèles — simulation interactive de Optique. Objet au foyer  : les rayons émergents sont parallèles et l’image est à l’infini. Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.

Point focal

Placez l'objet au point focal  : les rayons émergents sont parallèles et l'image se forme à l'infini.

Lorsque l'objet est exactement au foyer, les rayons réfractés quittent la lentille parallèlement — l'image se forme à l'infini. Ce cas limite sépare les images réelles (objet au-delà de F) des images virtuelles (objet en deçà de F). Le préréglage permet de tracer facilement les rayons de sortie parallèles sur le diagramme de rayons.

• Au point focal d_o = f → d_i → ∞
• Les rayons émergent en parallèle

Mémoire d'enquête

Planifiez la question avant d'ouvrir le laboratoire

Le brief reprend la page pré-rendue  : question directrice, prédictions concurrentes, rôles des variables, lois directrices, préparation et consignes d’analyse et de prolongement restent visibles et dans cet ordre.

Question de conduite

Lorsqu'un objet s'approche de la distance focale d'une lentille convergente, qu'arrive-t-il à la distance de l'image ?

Des pronostics à peser

• La distance de l'image diminue vers zéro.
• La distance de l'image reste à peu près constante.
• La distance de l'image augmente sans limite, divergeant vers l'infini dès que l'objet atteint le point focal.

Rôles variables

Ce que vous définissez  :

• Distance objet d_o (cm)

Ce que vous mesurez  :

• Distance image d_i (cm)

Comment se déroule l'enquête

1. Ouvrez le préréglage du point focal et appuyez sur Réinitialiser. La distance focale de l'objectif est fixée à 10 cm.
2. Activez la lecture de la distance de l’image.
3. Réglez la distance de l’objet pour chaque essai (en approchant de la distance focale au-delà) et enregistrez la distance de l’image.

Équation gouvernante

Équation de lentille mince près du point focal — dᵢ = dₒ·f/(dₒ − f)

À mesure que la distance de l'objet d_o s'approche de la distance focale f, le dénominateur (d_o − f) dans d_i = d_o·f/(d_o − f) se rapproche de zéro, envoyant la distance de l'image à l'infini — l'image « s'échappe » vers un point à l'infini.

Ce que la feuille de travail imprimable demande aux élèves de résoudre

• Pour un essai, calculez d_i = d_o·f/(d_o − f) en utilisant f = 10 cm. Comparez avec le tableau.
• Expliquez, à l'aide de l'équation de la lentille mince, pourquoi d_o − f approchant de zéro (du côté positif) envoie d_i vers l'infini positif.

Où cela apparaît au-delà du laboratoire

• Lorsque l'objet se trouve exactement au point focal, les rayons sortant de la lentille émergent parfaitement parallèles – une image « à l'infini ». Expliquez pourquoi un phare ou un projecteur place son ampoule exactement au point focal de la lentille (ou du miroir).
• Cette configuration exacte – une source au point focal produisant des rayons de sortie parallèles – est appelée collimateur, utilisée pour créer des faisceaux parallèles pour les instruments de laboratoire. Pourquoi les scientifiques pourraient-ils avoir besoin d’un faisceau de lumière parfaitement parallèle pour certaines expériences ?

• AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
• General High School Physics — Light & optics
• NGSS High School Physics — Wave properties

1. Bienvenue dans le point focal
2. Sélectionnez le objet
3. Appuyez sur Lecture
4. Rayons sortants parallèles
5. Ouvrez l'Inspecteur
6. Bravo !

Ouvrez la simulation interactive pour construire la scène, appuyez sur Lecture et explorez avec des mesures en direct et un tutoriel guidé.

Ouvrir le laboratoire interactif →

Télécharger la fiche de laboratoire →

Équation des lentilles minces