Une lentille est constituée d'un milieu transparent (verre ou matière plastique) rigide comme les lentilles qui constituent les loupes et les lunettes ou souple comme les lentilles (verres) de contact.

Une lentille possède toujours deux faces dont au moins une qui n'est pas plane.

Les lentilles sont présentes dans les appareilles d'optique les plus courant comme les lunettes de vue, les lunettes astronomiques, les microscopes, les objectifs d'appareil photo, les jumelles etc.

Les lentilles sont dites minces lorsque leur épaisseur est nettement inférieur à leur diamètre.

1.2. Lentilles minces convergentes et lentilles
minces divergentes

Il existe deux sortes de lentilles: lentilles convergentes et les lentilles divergentes.

- Les lentilles convergentes sont plus minces à leurs extrémités qu'en leur centre. Elles ont un aspect bombé.

- Les lentilles divergentes sont, quant à elles plus large au niveau de leurs extrémités qu'en leur centre ce qui donne à ses faces un aspect incurvé.

1.3. Caractéristiques des lentille minces
convergentes et divergentes

Les lentilles minces convergentes et divergentes possèdent un axe de symétrie que l'on appelle axe optique . Le point de cet axe situé au centre de la lentille, souvent noté O, est appelé centre optique .

2. La formation des images par les
lentilles minces convergentes

2.1. Influence d'une lentille mince sur un faisceau
de lumière parallèle à l'axe optique

1. Si un faisceau de lumière, constitué de rayons parallèles à l'axe optique, est dirigé vers une lentille divergente alors en sortant de cette dernière les rayons de lumière s'écartent les uns des autres et le faisceau s'élargit.

On dit que le faisceau de lumière obtenu est divergent.

2. Si le faisceau de lumière est, cette fois, dirigé vers une lentille convergente alors le phénomène inverse se produit: les rayons de lumière se rapprochent les uns des autres et se dirigent tous vers un même point où se concentre la lumière du faisceau sortant.

On dit que le faisceau de lumière obtenu est convergent.

On désigne par faisceau incident le faisceau de lumière avant la lentille et par faisceau émergent le faisceau situé après la lentille.

2.2. Caractéristiques d'une lentille convergente

Après une lentille convergente, le point où se concentre la lumière d'un faisceau incident parallèle à l'axe optique est appelé foyer et noté F'.

Ce foyer est toujours situé sur l'axe optique de la lentille et la distance qui le sépare du centre optique est appelée distance focale (notée f').

Pour déterminer la distance focale d'une lentille convergente, c'est à dire la position de son foyer par rapport à son centre optique, il suffit de produire un faisceau de lumière incident parallèle à l'axe optique et de placer un écran sur le trajet du faisceau émergent.
En déplaçant l'écran on peut trouver le point où le faisceau émergent est le plus étroit (le plus concentré) ce qui correspond au foyer de la lentille.

2.3. Formation d'une image avec une lentille convergente

Pour former l'image d'un objet lumineux avec une lentille convergente, il faut placer un écran derrière la lentille et ajuster sa distance jusqu'à obtenir une image nette.

La formation d'une image ne peut se faire que si la distance entre le centre optique et l'objet est supérieur à la distance focale de la lentille.

L'image qui se forme est alors inversée et située après le foyer de la lentille.

3. La formation des images par les
lentilles minces convergentes

3.1. Le fonctionnement de l'oeil humain

Pour pouvoir voir un objet, l'oeil doit recevoir de la lumière émise par cet objet.

Que se passe-t-il lorsque la lumière pénètre dans l'oeil ?

La lumière commence par traverser une série de milieux transparents: la cornée, l'humeur aqueuse, le cristallin puis l'humeur vitrée.

La lumière vient alors frapper le fond de l'oeil qui est tapissée de cellules sensibles à la lumière constituant la rétine.

La rétine produit un message nerveux qui est transmis au cerveau par l'intermédiaire du nerf optique.

Cependant pour que l'objet puisse être vu et qu'un signal nerveux correspondant puisse être produit par la rétine il faut que l'image de l'objet observé se forme sur cette dernière.

Les milieux transparents traversés par la lumière jouent donc le même rôle qu'une lentille convergente.

Comme pour les lentilles convergentes, pour qu'une image se forme sur un écran, il faut ajuster correctement la distance entre l'écran et la lentille. Mais cet ajustement de distance n'est pas possible pour l'oeil puisque celui-ci possède des dimensions fixes.

Ce n'est donc pas la distance focale (distance entre le cristallin et la rétine) qu'il faut ajuster, mais l'arrivée de la lumière par une lentille qui modifie la distance focale de manière à former une image nette sur la rétine. C'est ce qu'on appelle l' accommodation de l'oeil.

3.2. Les défauts de la vision et leur correction

Il existe de nombreux défauts qui peuvent affecter la vision mais les plus fréquents sont la myopie et l'hypermétropie qui sont toutes les deux des défaut d'accommodation de l'oeil.

Une personne hypermétrope n'est plus capable de voir correctement les objets proches qui lui semblent flous. Elle est obligée de les éloigner pour qu'ils apparaissent plus nettement.

Un oeil hypermétrope est un oeil qui ne converge pas assez si bien que lorsque les objets sont trop proches leur image nette ne peut se former que derrière la rétine. Pour corriger ce défaut il suffit de porter des lunettes constituées de lentilles convergentes afin d'augmenter la convergence de l'oeil.

Une personne myope n'est au contraire plus capable de voir les objets trop éloignés car ses yeux sont trop convergents et l'image nette des objets proches se forme avant le cristallin.

Pour corriger ce défaut il faut rendre l'oeil moins convergent en lui associant de lentilles divergentes.