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Foyers, plans focaux. Distances focales.
La
lentille
mince qui est un système centré dioptrique possède deux plans focaux perpendiculaires
à l'axe
principal aux foyers objet F et image F'. Comme les milieux extrêmes sont
identiques les distances focales sont égales en valeur absolue et l'on a: 
On déterminera la valeur de la distance
focale image à partir de la vergence C d'une lentille épaisse en considérant que: 
On obtient alors: 
d'où: 
où S1 et
S2 sont confondus avec le point O.
L'expression de la vergence C d'une lentille mince permet de montrer qu'il existe deux sortes de lentilles minces:
- les lentilles minces convergentes pour lesquelles f ' est positive. Le foyer objet F est situé dans espace objet et le foyer image F ' est situé dans l'espace image; les deux foyers sont réels.
- les lentilles minces divergentes pour lesquelles f ' est négative et les foyers sont virtuels.
sera compté
positivement si la face est convexe et négativement si la face est concave.
Ainsi la lentille biconvexe,
plan convexe ou le ménisque convergent avec 
sont des lentilles convergentes.
Tandis que la lentille
biconcave 
, plan concave 
ou le ménisque divergent 
sont des lentilles divergentes.
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Un rayon
incident en I et parallèle à l'axe traverse la lentille suivant IJ et sort
en JF'. Entre I et J la lentille se comporte comme un prisme dont les faces
seraient les plans tangents en I et J à la lentille; la base du prisme équivalent
est située du côté de l'axe
principal.
Les rayons étant déviés du coté de la base du prisme le rayon est rabattu vers l'axe principal. Ainsi une lentille à bords minces sera convergente. Par contre pour les lentilles à bords épais le prisme équivalent à sa base tournée en dehors de l'axe principal et les rayons s'écartent de l'axe principal: ces lentilles sont divergentes. |
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Les lentilles à bords minces sont convergentes.
Les lentilles à bords épais sont divergentes. |
L'animation suivante présente une classification des lentilles suivant l'épaisseur de leur bord:
L'animation vidéo suivante montre l'existence
du foyer principal image pour une lentille convergente:
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Les animations vidéo suivantes montrent la convergence
ou la divergence d'une lentille selon qu'elle est à bords minces ou épais:
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