Objectif convergent : images réelles au-delà de 2f
1 · Prédire
Un objet se trouve au-delà de la distance focale d'une lentille convergente. À mesure que vous l'éloignez de l'objectif, l'image réelle formée de l'autre côté se rapproche-t-elle ou s'éloigne-t-elle de l'objectif ?
- Plus près de l'objectif — un objet plus éloigné forme son image plus près du point focal.
- Plus loin de l'objectif.
- La distance de l'image ne dépend pas de la distance de l'objet.
2 · Configurer
- Ouvrez le préréglage réel convergent et appuyez sur Réinitialiser. La distance focale de l'objectif est fixée à 10 cm.
- Activez les lectures de distance et de grossissement de l’image.
- Réglez la distance de l’objet pour chaque essai et enregistrez la distance et le grossissement de l’image.
3 · Collecter les Données
| Distance objet d_o (cm) | Distance image d_i (cm) | Grossissement m |
|---|---|---|
| 15.00 | ||
| 20.00 | ||
| 30.00 |
Tracez 1/d_i (axe y) par rapport à 1/d_o (axe x) pour vos trois essais. La ligne est-elle droite ?
4 · Analyser
- Pour un essai, calculez d_i à partir de 1/f = 1/d_o + 1/d_i en utilisant f = 10 cm, puis m = −d_i/d_o. Comparez les deux au tableau.
- Expliquez, à l'aide de l'équation de la lentille fine, pourquoi éloigner l'objet de la lentille (en augmentant d_o) fait rétrécir la distance de l'image vers la distance focale.
5 · Approfondir
- Chaque essai donne un grossissement négatif. Expliquez ce que signifie physiquement un m négatif pour l'orientation de l'image par rapport à l'objet.
- Un objectif de caméra forme une image réelle sur le capteur pour tout objet au-delà de la distance focale. Expliquez, à l'aide de vos données, pourquoi photographier quelque chose de très loin (d_o ≫ f) place toujours l'image très près du plan focal.
La physique derrière cette expérience
Équation de lentille mince
Pour une lentille fine, la distance de l'objet, la distance de l'image et la distance focale sont liées par 1/f = 1/d_o + 1/d_i. Cette équation unique couvre aussi bien les lentilles convergentes que divergentes, en utilisant des distances signées.
Grossissement latéral
La taille de l'image par rapport à l'objet est m = −d_i/d_o. Un m négatif signifie une image inversée ; |m| > 1 signifie que l'image est agrandie.