Vision et image en 2nde
Cours complet, points clés à retenir et exercices d'entraînement de vision et image pour les élèves de 2nde. Conforme au programme officiel.
Réviser notion par notion
Ce que tu vas réviser
- L'œil : modèle de l'œil réduit
- Lentille mince convergente : foyers, distance focale
- Image réelle d'un objet par une lentille convergente : construction graphique
- Grandissement (rapport des tailles de l'image et de l'objet)
L'œil : modèle réduit optique
L'œil fonctionne comme un appareil photo. Dans le modèle de l'œil réduit, l'iris est représenté par un diaphragme, l'ensemble cornée + cristallin par une lentille convergente et la rétine par un écran. Une image renversée se forme sur la rétine et le cerveau la redresse.
Exemple
Quand tu regardes ton téléphone, la lumière entre par la pupille, traverse le cristallin (qui agit comme l'objectif d'un appareil photo) et crée une image inversée sur la rétine à l'arrière de l'œil.
À retenir : Modèle de l'œil réduit : iris = diaphragme ; cornée + cristallin = lentille convergente ; rétine = écran, sur lequel se forme une image renversée.
Formation d'image par lentille convergente
Une lentille convergente (bombée vers l'extérieur) fait converger les rayons parallèles à son axe optique en un point appelé foyer image F' ; la distance OF' entre le centre optique O et F' est la distance focale. Elle peut former une image réelle et renversée d'un objet, agrandie comme dans un projecteur ou réduite comme dans un appareil photo.
Exemple
Quand tu projettes un film au cinéma, la lentille de projection recueille la lumière du projecteur et crée une grande image inversée sur l'écran, même si le film de départ est petit.
À retenir : Si l'objet est plus loin de la lentille que la distance focale, une lentille convergente forme une image réelle et renversée ; cette image est plus petite que l'objet seulement si l'objet est à plus de deux distances focales de la lentille.
Construction graphique de l'image
Pour trouver l'image A'B' d'un objet AB perpendiculaire à l'axe optique, on trace depuis le point B des rayons particuliers : le rayon qui passe par le centre optique O n'est pas dévié ; le rayon parallèle à l'axe optique ressort en passant par le foyer image F' ; le rayon qui passe par le foyer objet F ressort parallèle à l'axe. Leur point de rencontre est l'image B' ; A' est sur l'axe, à la verticale de B'.
Exemple
Un objet est placé à 30 cm d'une lentille de distance focale 10 cm. En traçant les rayons particuliers à l'échelle, on trouve que l'image se forme à 15 cm après la lentille : c'est là qu'il faut placer l'écran pour obtenir une image nette.
À retenir : Deux rayons particuliers suffisent pour construire l'image : celui qui passe par O (non dévié) et celui qui arrive parallèle à l'axe (il ressort en passant par F').
Grandissement : taille de l'image
Le grandissement γ compare la taille de l'image à celle de l'objet : c'est le rapport de la hauteur de l'image A'B' à la hauteur de l'objet AB. S'il est supérieur à 1, l'image est plus grande que l'objet ; s'il est inférieur à 1, elle est plus petite. La construction montre aussi si l'image est droite ou renversée.
Exemple
Si tu projettes une diapositive de 1 cm sur un écran de cinéma et que l'image fait 2 m (200 cm), le grandissement vaut 200 : l'image est 200 fois plus grande que l'objet (et renversée).
À retenir : $\gamma = \frac{A'B'}{AB}$ (hauteur de l'image divisée par hauteur de l'objet) : γ > 1, image plus grande ; γ < 1, image plus petite.
Les points clés
- Modèle de l'œil réduit : diaphragme (iris) + lentille convergente (cornée et cristallin) + écran (rétine).
- Lentille convergente : objet plus loin que la distance focale → image réelle et renversée, plus petite seulement si l'objet est à plus de 2f.
- Construction de l'image : le rayon passant par O n'est pas dévié ; un rayon parallèle à l'axe ressort en passant par F'.
- Grandissement $\gamma = \frac{A'B'}{AB}$ : γ < 1, image plus petite ; γ > 1, image plus grande.
L'essentiel
L'œil se modélise par un diaphragme, une lentille convergente et un écran ; une lentille convergente forme d'un objet plus éloigné que sa distance focale une image réelle et renversée, que l'on localise par construction graphique et dont le grandissement compare la taille à celle de l'objet.
Exercices d'entraînement
Entraîne-toi sur ces exercices, puis fais-toi corriger pas à pas par le tuteur.
Exercice 1
Un objet AB de 2 cm de hauteur est placé à 30 cm d'une lentille convergente de distance focale 10 cm. Construis son image A'B' (horizontalement, 1 cm sur la feuille représente 5 cm ; l'objet est dessiné en vraie grandeur). Où se forme l'image ? Quelle est sa hauteur ? Calcule le grandissement. L'image est-elle droite ou renversée ?
Corrige cet exercice avec le tuteur →Exercice 2
Dans le modèle de l'œil réduit, à quels éléments correspondent l'iris, l'ensemble cornée + cristallin et la rétine ? Tu regardes un arbre situé à 20 m : son image sur la rétine est-elle droite ou renversée ? Plus grande ou plus petite que l'arbre ? Justifie.
Corrige cet exercice avec le tuteur →