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Combien de foyers possède une lentille convexe?
Dans cette question, on nous demande de prendre une lentille convexe et de déterminer son nombre de foyers. Tout d’abord, il sera utile de se rappeler ce qu’est une lentille convexe, puis de déterminer son nombre de foyers.
Commençons par examiner la forme d’une lentille convexe vue de côté. Cette forme peut être faite en chevauchant deux cercles. Le chevauchement vu ici a la même forme qu’une lentille convexe. La lentille convexe a deux faces incurvées, les bords cette section étant la partie la plus mince de la lentille, et la partie la plus épaisse au milieu. Notons que les lentilles convexes sont symétriques. Ils peuvent être divisés le long de l’axe horizontal ou vertical. Et dans les deux cas, les moitiés de la lentille de chaque côté de la coupure ont la même forme, mais dans des directions opposées.
Maintenant, revenons aux cercles qui se chevauchent, les voyant utiles pour trouver les centres de courbure d’une lentille convexe, rappelons-nous qu’un centre de courbure est le point qui est à égale distance de chaque point du bord d’un des cercles qui détermine la forme de la lentille. Dans un cercle, le centre de courbure est exactement au centre. Et si nous connectons le centre de courbure à un point sur le bord du cercle, nous aurons ce qu’on appelle le rayon de courbure. Si nous relions nos centres de courbure par une droite, nous aurons la droite appelée axe optique. L’axe optique est la droite passant par le centre de notre lentille.
Une propriété des lentilles convexes est que si un rayon de lumière passe par le centre de la lentille, il continuera directement à travers la lentille sans changer de direction. Si un rayon de lumière entre en contact avec une lentille convexe en un autre point, ce rayon changera de direction lors de son passage.
Parce que cette question nous interroge sur les foyers de lentilles convexes, rafraîchissons notre mémoire sur ce que signifie les foyers. Foyers est le pluriel de foyer. Nous savons déjà que si un rayon de lumière traverse le centre de la lentille, il ne change pas de direction. Cela inclut les rayons de lumière qui passent le long de l’axe optique. Mais qu’en est-il des rayons de lumière qui passent à travers la lentille parallèlement à l’axe optique mais pas le long de l’axe optique? Dans ce cas, tous les rayons de lumière qui passent dans la lentille parallèlement à l’axe optique seront focalisés et convergeront vers un seul point de l’autre côté de la lentille. Ce point où les rayons de lumière se croisent s’appelle le foyer image.
Donc, maintenant que nous savons ce qu’est un foyer image, revenons à la forme de la lentille convexe et essayons de résoudre cette question. Nous avons vu ce qui se passe lorsque les rayons lumineux se déplacent d’un côté de la lentille et se focalisent au foyer image. Mais que se passe-t-il si nous envoyons des rayons lumineux de l’autre côté de la lentille?
Eh bien, comme les lentilles convexes sont symétriques par rapport à l’axe vertical, nous nous attendons à ce que ces rayons lumineux soient focalisés sur un autre foyer de l’autre côté de la lentille, à la même distance du premier foyer que nous avons trouvé. Et c’est exactement ce que nous voyons. Cela signifie donc que chaque lentille convexe deux points focaux, ou foyer, un de chaque côté de la lentille. Deux foyers est la bonne réponse.
