Une lentille est mince si son épaisseur est petite devant le rayon de courbure de ses surfaces. On parle de lentille mince convergente quand les bords sont plus minces que le centre.
L'axe de symétrie de cet objet circulaire est nommé axe optique. Une lentille est convergente quand, à la sortie, les rayons se rapprochent de l'axe.
Le faisceau incident est dévié par réfraction.
Le symbole est une double flèche verticale. L'axe Δ traverse la lentille au point O, le centre optique. OF', notée f', est la distance focale, caractéristique de la lentille.
Un rayon incident // à l'axe Δ ressort par le foyer image F'.
Une lentille mince est caractérisée par son centre optique O, son foyer image F' et son foyer objet F.
Le foyer image F' est l'image d'un point de Δ situé à l'infini, dont les rayons arrivent // à cet axe.
Un rayon issu du foyer objet F ressort // à l'axe optique Δ.
Si nous choisissons un sens de gauche à droite pour la propagation de la lumière, un objet à gauche du système optique est dit réel.
Un rayon issu de F ressort parallèle à Δ.
Pour construire l'image A'B' d'un objet réel AB (A sur l'axe Δ), les rayons issus de B des § 1 et 2 suffisent.
Le rayon passant par O n'est pas dévié. Il permet de vérifier la construction.
L'espace peut être orienté. Positif vers le haut et vers la droite.
Le grandissement γ est défini comme le rapport de la taille de l'image sur celle de l'objet.
\( \displaystyle\mathsf {\ γ\ =\ \frac{\overline{A'B'}}{\overline{AB}}} \)
γ < 0 : image renversée ; |γ| < 1 : image réduite p/r à l'objet ; |γ| > 1 : image agrandie. (Le grandissement n'est pas une caractéristique de la lentille.)
Les triangles OAB et OA'B' sont semblables. Le théorème de Thalès permet d'écrire :
\( \displaystyle\mathsf {\ γ\ =\ \frac{\overline{A'B'}}{\overline{AB}}\ =\ \frac{\overline{OA'}}{\overline{OA}}} \)
L’œil réduit est un modèle qui associe un élément d'optique à chacun des constituants de l’œil réel :
- le cristallin est modélisé comme une lentille convergente ;
- la rétine est modélisée comme un écran ou un capteur ;
- l'iris est modélisé comme un diaphragme.
