Modélisation de lentilles

par Jean Luc Leloire .

Etude de la déviation d’un faisceau de lumière par une lentille. Détermination des points caractéristiques de la lentille (foyers et centre optique) et de leurs propriétés. Notion de stigmatisme. Distance focale et vergence.

Cliquez sur l’image pour accéder à l’animation !

exemple

Principe

Sur la gauche de l’animation, une boîte à lumière configurable permet de fabriquer un faisceau de lumière incident.
Ce faisceau traverse la lentille en suivant les lois de Descartes pour la réfraction.

Notion de stigmatisme et conditions de Gauss

Avec l’animation, on peut vérifier que les rayons issus d’un point objet ne passeront réellement par un même point image que si les rayons incidents sont proches de l’axe optique de la lentille et peu inclinés sur cet axe.

Foyer image

En choisissant un faisceau parallèle d’inclinaison 0° on peut visualiser l’existence d’un point remarque : le foyer image. On peut aussi aborder les notions de foyers secondaires.

Centre optique

En choisissant un faisceau convergent au point de focus 0 mm, on peut mettre en évidence les propriétés du centre optique de la lentille.

Foyer objet

De même, on peut mettre en évidence le foyer objet en choisissant un faisceau convergent au point de focus -f mm. Il émergera parallèlement à l’axe optique.

Vergence et distance focale

La relation est vérifiable en déplaçant le curseur sur l’axe optique et un pointant un foyer. La position x de la souris est visible en haut à droite. Tenez cependant compte de l’incertitude de pointage.
Attention : | f ’ | = OF ’ pour une lentille mince ; pour une lentille épaisse H ’F ’ =| f ’ | ≠ OF ’