Lentille divergente: caractéristiques, éléments, types, applications

Les lentilles divergentes sont celles qui sont plus minces au centre et plus épaisses sur les bords. En conséquence, ils séparent (font diverger) les rayons de lumière qui les frappent parallèlement à l'axe principal. Leurs prolongements finissent par converger dans le foyer de l'image situé à gauche de l'objectif.

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

Donc, si vous souffrez de myopie et portez des lunettes, vous avez un exemple parfait d'un objectif divergent à portée de main.

Caractéristiques des lentilles divergentes

Comme expliqué ci-dessus, les lentilles divergentes sont plus étroites dans leur partie centrale que dans leurs bords. De plus, dans ce type de lentille, l'une de ses surfaces est toujours concave. Cela donne à ce type d'objectif une série de caractéristiques.

Pour commencer, le prolongement des rayons qui les pénètrent donne des images virtuelles qui ne peuvent être collectées sur aucun type d’écran. En effet, les rayons qui traversent 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'elle se trouve entre celui-ci et l'objet.

De plus, dans les objectifs divergents, les images sont plus petites que l’objet et se situent entre celui-ci et le foyer.

Eléments de lentilles divergentes

Lors de leur étude, il est essentiel de savoir quels éléments constituent les lentilles en général et les lentilles divergentes en particulier.

C'est ce qu'on appelle le centre optique d'une lentille jusqu'au point où les rayons ne subissent aucune déviation. L'axe principal, en revanche, est la ligne qui relie le point et le foyer principal, ce dernier étant représenté par la lettre F.

Le nom du focus principal est le point où se trouvent tous les rayons qui frappent l'objectif parallèlement à l'axe principal.

De cette manière, la distance entre le centre optique et le foyer s'appelle la distance focale.

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

Formation d'images

Pour déterminer graphiquement la formation d’une image sur une lentille mince, il suffit de connaître la direction suivie par 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. Ceci, une fois réfracté dans l'objectif, traversera la mise au point de l'image. Le deuxième des rayons dont la trajectoire est connue est celui qui traverse le centre optique. Cela ne changera pas sa trajectoire.

Le troisième et dernier est celui qui traverse le foyer d'objet (ou son extension passe par le foyer d'objet) qui, après avoir été réfracté, 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 la lentille, l'image qui sera formée aura certaines caractéristiques. Et est-ce que dans des objectifs divergents l'image sera toujours virtuelle, plus petite que le corps et à droite.

Les applications

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

Les lentilles ophtalmiques divergentes séparent les rayons lumineux de telle sorte qu'ils atteignent plus loin l'œil humain. Ainsi, lorsqu'ils traversent la cornée et la lentille, ils vont plus loin et peuvent atteindre la rétine en posant les problèmes de vision des personnes souffrant de myopie.

Types

Comme nous l'avons déjà mentionné, les lentilles convergentes ont au moins une surface concave. Pour cette raison, il existe trois types de lentilles divergentes: biconcaves, planoconcaves et convexes-concaves.

Les lentilles biconcaves divergentes sont formées par deux surfaces concaves, les planoconcaves 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 décroît du centre vers les bords. Ainsi, dans ce type de lentille, les rayons lumineux qui frappent parallèlement à l’axe principal sont concentrés ou convergent en un seul point (dans le foyer). De cette manière, ils créent toujours de vraies images des objets.

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

Équation de Gauss des lentilles et grossissement d'une lentille

Les types de lentilles les plus couramment étudiés sont ceux appelés lentilles minces. On définit ainsi 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 s’effectuer principalement à travers deux équations: l’équation de Gauss et l’équation permettant de déterminer le grossissement de la lentille.

Équation de Gauss

L'importance de l'équation de Gauss des lentilles minces réside dans le grand nombre de problèmes optiques de base pouvant être résolus. 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 la distance entre le centre optique et le foyer F. L'unité de mesure de la puissance d'une lentille est la dioptrie (D), étant la valeur de 1 D = 1 m-1. D'autre part, p et q sont, respectivement, la distance à laquelle un objet est situé et la distance à laquelle son image est observée.

Exercice déterminé

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 correcte ou inversée.

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

Ces valeurs sont substituées dans l'équation gaussienne des lentilles minces:

1 / f = 1 / p + 1 / q

Et vous obtenez:

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

Où q = - 20 cm

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

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

Obtenir que la valeur de l'augmentation soit:

M = h '/ h = 0, 5

En éliminant cette équation h ', qui est la valeur de la hauteur de l’image, vous obtenez:

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