5 exemples de questions sur les lentilles convexes
1. La distance focale d'une lentille convergente est de 15 cm. Un objet de 5 cm de hauteur est placé à gauche de la lentille. Déterminez la distance de l'image, son grossissement, sa hauteur et ses propriétés si l'objet est à 5 cm de la lentille convergente.
Discussion
Il est connu que :
Distance focale (f) = 15 cm
La distance focale d'une lentille convexe est positive car le point focal de la lentille convexe est traversé par un faisceau lumineux ou est réel.
Hauteur de l'objet (h) = 5 cm
Distance de l'objet (s) = 5 cm
Demandé : distance de l'ombre, grossissement de l'ombre, hauteur de l'ombre et propriétés de l'ombre
Répondre :
Image de la formation de l'image d'un objet par une lentille convexe :
Distance de l'image (s') :
1/s' = 1/f – 1/s = 1/15 – 1/5 = 1/15 – 3/15 = -2/15
s' = -15/2 = -7,5 cm
Une distance d'ombre négative signifie que l'ombre est virtuelle ou que le faisceau lumineux ne traverse pas l'ombre.
La distance image de 7,5 cm est supérieure à la distance objet de 5 cm.
Grossissement de l'image (M) :
M = -s'/s = -(-7,5)/5 = 7,5/5 = 1,5 fois
Un grossissement positif de l'image signifie que l'image est droite ou non inversée.
La taille de l'image est 1,5 fois supérieure à celle de l'objet.
Hauteur de l'ombre (h') :
M = h'/h
h' = M h = (1,5)⁵ = 10/3 = 7,5 cm
La hauteur de l'ombre est positive, ce qui signifie que l'ombre est droite et non à l'envers.
La hauteur de l'image (7,5 cm) est supérieure à la hauteur de l'objet (5 cm).
Propriétés des ombres
D’après les calculs précédents, on peut conclure que les propriétés de l’image d’un objet formée par une lentille concave sont les suivantes :
– les rayons virtuels ou lumineux ne traversent pas l'ombre
– À l'endroit ou à l'envers
– Agrandie ou la taille de l'image est inférieure à celle de l'objet
– La distance de l'image est supérieure à la distance de l'objet
2. Un objet de 10 cm de haut est placé à 30 cm devant une lentille convexe de distance focale 15 cm. Calculez la distance de l'image, son grossissement, sa hauteur et ses propriétés.
Discussion
Il est connu que :
Distance focale (f) = 15 cm
La distance focale d'une lentille convexe est positive car le point focal de la lentille convexe est traversé par un faisceau lumineux ou est réel.
Hauteur de l'objet (h) = 10 cm
Distance de l'objet (s) = 30 cm
Demandé: distance de l'ombre, grossissement de l'ombre, hauteur de l'ombre et propriétés de l'ombre
Répondre :
Image de la formation de l'image d'un objet par une lentille convexe :
Distance de l'image (s') :
1/s' = 1/f – 1/s = 1/15 – 1/30 = 2/30 – 1/30 = 1/30
s' = 30/1 = 30 cm
Une distance d'ombre positive signifie que l'ombre est réelle ou qu'elle est traversée par un rayon lumineux.
La distance de l'ombre de 30 cm est la même que la distance de l'objet de 30 cm.
Grossissement de l'image (M) :
M = -s'/s = -(30)/30 = -30/30 = -1 fois
Un agrandissement de l'image accompagné d'un signe négatif signifie que l'image est inversée.
Un grossissement de 1 signifie que la taille de l'ombre est identique à celle de l'objet.
Hauteur de l'ombre (h') :
M = h'/h
h' = M h = (-1)10 = -10 cm
La hauteur de l'ombre est négative, ce qui signifie que l'ombre est inversée.
La hauteur de l'ombre est de 10 cm, soit la même que la hauteur de l'objet, qui est de 10 cm.
Propriétés des ombres
D’après les calculs précédents, on peut conclure que les propriétés de l’image d’un objet formée par une lentille concave sont les suivantes :
– un faisceau réel ou lumineux traverse l'ombre
- à l'envers
– la taille de l'ombre est identique à celle de l'objet
– la distance de l'ombre est la même que la distance de l'objet
Questions sur les lentilles convexes
1. Un objet de 5 cm de hauteur est placé à 10 cm devant une lentille convexe de distance focale 30 cm. Déterminez : (a) la distance de l’image, (b) le grossissement de l’image, (c) la hauteur de l’image et (d) les caractéristiques de l’image.
Corrigé :
(a) s' = -15 cm
(b) m = 1,5
(c) h' = 7,5 cm
d) Propriétés de l'image : virtuelle, droite, agrandie
2. La distance focale d'une lentille convexe est de 10 cm, la distance de l'objet à la lentille est de 15 cm et la hauteur de l'objet est de 2 cm. Déterminez la distance de l'image, le grossissement de l'image, la hauteur de l'image et les propriétés de l'image.
Corrigé :
(a) s' = 30 cm
(b) m = -2
(c) h' = -15 cm
d) Propriétés de l'image : réelle, inversée, agrandie
3. Examen national de sciences pour le collège (niveau C4-P12) n° 13
Regardez l'image suivante ! D'après les données affichées, la distance focale de l'objectif est de…
A. 4,5 cm
B. 7,5 cm
C. 10 cm
P. 12 cm
Discussion
D'après l'image du trajet de la lumière, on conclut que le type de lentille est une lentille convexe ou une lentille positive.
Il est connu que :
Distance de l'objet (s) = 20 cm
Distance de l'ombre (s') = 30 cm
Demandé: distance focale de l'objectif (f)
Répondre :
Formule des lentilles convexes :
1/s + 1/s' = 1/f
Explication des formules et des règles de signes :
s = distance de l'objet (positive car l'objet est traversé par le faisceau lumineux incident)
s' = distance de l'ombre (positive car l'ombre est transmise par un faisceau lumineux ou l'ombre est réelle)
f = distance focale (le foyer d'une lentille convexe est positif car elle traverse un faisceau lumineux)
La distance focale de la lentille convexe (f) :
1/f = 1/20 + 1/30 = 3/60 + 2/60 = 5/60
f = 60/5 = 12 cm
La bonne réponse est D.
4. Question n° 12 de l'examen national de sciences du premier cycle du secondaire (2011) – Lentilles convexes
Un objet est placé devant une lentille convexe, comme illustré sur l'image. Si la distance focale de la lentille est de 20 cm, il...
une image d'un objet est produite avec un grossissement...
A. 3 fois
B. 2 fois
C. 1,5 fois
D. 0,5 fois
Discussion
Il est connu que :
Distance focale de la lentille convexe (f) = 20 cm
Le point focal d'une lentille convexe est traversé par un faisceau lumineux, de sorte que la distance focale de la lentille convexe est réelle et de signe positif.
Distance de l'objet (s) = 30 cm
Demandé: Grossissement de l'image (M)
Répondre :
Avant de calculer le grossissement de l'image, calculez d'abord la distance de l'image (s').
1/s' = 1/f – 1/s = 1/20 – 1/30 = 3/60 – 2/60 = 1/60
s' = 60/1 = 60 cm
Grossissement de l'image :
M = s'/s = 60 cm / 30 cm = 60/30 = 2 fois
La bonne réponse est B.
5. EBTAINAS-SMP-01-14
L'image qui illustre le trajet correct des rayons spéciaux dans une lentille convexe est...
Discussion
Une lentille convexe est également appelée lentille convergente car elle concentre la lumière. On la qualifie de lentille positive car la lumière passe par son foyer, la rendant réelle.
En revanche, une lentille concave est également appelée lentille divergente car elle disperse la lumière. On l'appelle lentille négative car la lumière ne traverse pas son foyer.
C'est virtuel.
Ci-contre figure un exemple d'image illustrant la formation d'une image sur une lentille convexe à l'aide de trois rayons spéciaux.
La bonne réponse est A.
