Le point focal : là où les images s’échappent vers l’infini
1 · Prédire
Lorsqu'un objet s'approche de la distance focale d'une lentille convergente, qu'arrive-t-il à la distance de l'image ?
- 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.
2 · Configurer
- Ouvrez le préréglage du point focal et appuyez sur Réinitialiser. La distance focale de l'objectif est fixée à 10 cm.
- Activez la lecture de la distance de l’image.
- Réglez la distance de l’objet pour chaque essai (en approchant de la distance focale au-delà) et enregistrez la distance de l’image.
3 · Collecter les Données
| Distance objet d_o (cm) | Distance image d_i (cm) |
|---|---|
| 11.00 | |
| 12.00 | |
| 15.00 |
Tracez la distance de l'image d_i (axe y) par rapport à la distance de l'objet d_o (axe x) pour vos trois essais. Est-ce qu'il tire vers le haut à mesure que d_o s'approche de 10 cm ?
4 · Analyser
- 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.
5 · Approfondir
- 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 ?
La physique derrière cette expérience
Équation de lentille mince près du point focal
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.