LENTILLE DIVERGENTE: CARACTÉRISTIQUES, ÉLÉMENTS, TYPES, APPLICATIONS - PHYSIQUE - 2025

Les lentilles divergentes sont celles qui sont plus minces dans sa partie centrale et plus épaisses sur les bords. En conséquence, ils séparent (divergent) les rayons lumineux qui les frappent parallèlement à l'axe principal. Ses extensions finissent par converger vers la mise au point de l'image située à gauche de l'objectif.

Des lentilles divergentes, ou négatives comme on les appelle aussi, forment ce que l'on appelle des images virtuelles d'objets. Ils ont diverses applications. En particulier, en ophtalmologie, ils sont utilisés pour corriger la myopie et certains types d'astigmatisme.

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Donc, si vous êtes myope et que vous portez des lunettes, vous avez un exemple parfait de lentille divergente sous la main.

Caractéristiques des lentilles divergentes

Comme expliqué précédemment, les lentilles divergentes sont plus étroites dans leur partie centrale que sur les bords. De plus, dans ce type de lentille une de ses surfaces est toujours concave. Cela confère à ce type d'objectif une série de caractéristiques.

Pour commencer, la prolongation des rayons qui les frappent se traduit par des images virtuelles qui ne peuvent être collectées sur aucun type d'écran. Il en est ainsi, car les rayons traversant la lentille ne convergent en aucun point, car ils divergent dans toutes les directions. De plus, en fonction de la courbure de la lentille, les rayons s'ouvriront plus ou moins.

Une autre caractéristique importante de ce type d'objectif est que la mise au point est à gauche de l'objectif, de sorte qu'il se trouve entre celui-ci et l'objet.

De plus, dans les objectifs divergents, les images sont plus petites que l'objet et se trouvent entre lui et la mise au point.

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Éléments de lentille divergents

Lors de leur étude, il est essentiel de savoir quels éléments composent les verres en général et les verres divergents en particulier.

Le point par lequel les rayons ne sont pas déviés est appelé le centre optique d'une lentille. L'axe principal, quant à lui, est la ligne qui relie ledit point et le foyer principal, ce dernier étant représenté par la lettre F.

Le nom du foyer principal est le point où tous les rayons qui frappent la lentille se trouvent parallèles à l'axe principal.

De cette façon, la distance entre le centre optique et le foyer est appelée la distance focale.

Les centres de courbure sont définis comme les centres des sphères qui créent la lentille; De cette manière, les rayons de courbure sont les rayons des sphères qui donnent naissance à la lentille. Et enfin, le plan central de la lentille s'appelle le plan optique.

Imagerie

Pour déterminer graphiquement la formation d'une image dans une lentille mince, il suffit de connaître la direction que suivront deux des trois rayons

dont la trajectoire est connue.

L'un d'eux est celui qui frappe la lentille parallèlement à l'axe optique de la lentille. Celui-ci, une fois réfracté dans l'objectif, passera à travers la mise au point de l'image. Le deuxième des rayons dont le chemin est connu est celui passant par le centre optique. Cela ne changera pas sa trajectoire.

Le troisième et dernier est celui qui passe à travers le foyer objet (ou son extension croise le foyer objet) qui après réfraction suivra une direction parallèle à celle de l'axe optique de la lentille.

De cette manière, en général, un type d'image ou un autre sera formé dans les lentilles en fonction de la position de l'objet ou du corps par rapport à la lentille.

Cependant, dans le cas particulier de lentilles divergentes, quelle que soit la position du corps devant l'objectif, l'image qui va se former aura certaines caractéristiques. Et c'est que dans des objectifs divergents, l'image sera toujours virtuelle, plus petite que le corps et droite.

Applications

Le fait de pouvoir séparer la lumière qui les traverse confère aux lentilles divergentes des qualités intéressantes dans le domaine de l'optique. De cette manière, ils peuvent corriger la myopie et certains types spécifiques d'astigmatisme.

Les lentilles ophtalmiques divergentes séparent les rayons lumineux de sorte que lorsqu'ils atteignent l'œil humain, ils sont plus éloignés. Ainsi, lorsqu'ils traversent la cornée et le cristallin, ils vont plus loin et peuvent atteindre la rétine, provoquant des problèmes de vision chez les personnes myopes.

Les types

Comme nous l'avons déjà évoqué, les lentilles convergentes ont au moins une surface concave. Pour cette raison, il existe trois types de lentilles divergentes: biconcave, plano-concave et convexe-concave.

Les lentilles biconcaves divergentes sont constituées de deux surfaces concaves, les lentilles plano-concaves ont une surface concave et une surface plane, tandis que dans le ménisque convexe-concave ou divergent, une surface est légèrement convexe et l'autre est concave.

Différences avec les lentilles convergentes

Dans les lentilles convergentes, contrairement à ce qui se passe dans les lentilles divergentes, l'épaisseur diminue du centre vers les bords. Ainsi, dans ce type de lentille, les rayons lumineux qui tombent parallèlement à l'axe principal sont concentrés ou convergent en un seul point (dans le foyer). De cette façon, ils créent toujours de vraies images d'objets.

En optique, les lentilles convergentes ou positives sont principalement utilisées pour corriger l'hypermétropie, la presbytie et certains types d'astigmatisme.

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Équation gaussienne des lentilles et grossissement d'une lentille

Les types de verres les plus couramment étudiés sont les verres minces. Ceci définit toutes les lentilles dont l'épaisseur est très faible par rapport aux rayons de courbure des surfaces qui les limitent.

L'étude de ce type de lentille peut être réalisée principalement à travers deux équations: l'équation gaussienne et l'équation qui permet de déterminer le grossissement de la lentille.

Équation de Gauss

L'importance de l'équation gaussienne pour les lentilles minces réside dans le grand nombre de problèmes optiques de base qu'elle peut résoudre. Son expression est la suivante:

1 / f = 1 / p + 1 / q

Où 1 / f est la puissance de l'objectif et f est la distance focale ou distance du centre optique au foyer F. L'unité de mesure de la puissance d'un objectif est la dioptrie (D), la valeur étant 1 D = 1 m ^-1. De leur côté, p et q sont respectivement la distance à laquelle se trouve un objet et la distance à laquelle son image est observée.

Exercice résolu

Un corps est placé à 40 centimètres d'une lentille divergente de -40 centimètres de distance focale. Calculez la hauteur de l'image si la hauteur de l'objet est de 5 cm. Déterminez également si l'image est droite ou inversée.

Nous avons les données suivantes: h = 5 cm; p = 40 cm; f = -40 cm.

Ces valeurs sont remplacées dans l'équation gaussienne pour les lentilles minces:

1 / f = 1 / p + 1 / q

Et vous obtenez:

1 / -40 = 1/40 + 1 / q

D'où q = - 20 cm

Ensuite, nous substituons le résultat obtenu précédemment dans l'équation pour le grossissement d'une lentille:

M = - q / p = - -20 / 40 = 0,5

Obtenir que la valeur de l'augmentation est:

M = h '/ h = 0,5

En résolvant à partir de cette équation h ', qui est la valeur de la hauteur de l'image, on obtient:

h '= h / 2 = 2,5 cm.

La hauteur de l'image est de 2,5 cm. De plus, l'image est droite puisque M> 0 et diminuée puisque la valeur absolue de M est inférieure à 1.

Références

1. Lumière (nd). Sur Wikipedia. Récupéré le 11 avril 2019 sur es.wikipedia.org.
2. Lekner, John (1987). Théorie de la réflexion, des ondes électromagnétiques et de particules. Springer.
3. Lumière (nd). Dans Wikipedia. Récupéré le 11 avril 2019 sur en.wikipedia.org.
4. Lens (nd). Sur Wikipedia. Récupéré le 11 avril 2019 sur es.wikipedia.org.
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6. Hecht, Eugene (2002). Optics (4e éd.). Addison Wesley.
7. Tipler, Paul Allen (1994). Physique. 3e édition. Barcelone: ​​j'ai inversé.