4.8.2 L’image comme point de passage de tous les rayons émergents

C’est donc la situation 6 qui en application des règles de fonctionnement mises en évidence dans la première partie de la séquence, construit le concept d’image d’un point source situé à distance finie, entièrement dans le champ du modèle. Le contenu de cette présentation de l’image est bien que tous les rayons émergents passent par le point image. Cela est obtenu grâce à un fichier (image1) où on fait tracer aux élèves quatre rayons : les trois rayons spéciaux et un rayon quelconque, qu’on fera tracer et animer. On pourrait faire la remarque que les rayons spéciaux ne seraient pas strictement nécessaires au déroulement de la situation et à la présentation du concept d’image. Leur présence se justifie certainement par le contexte scolaire et la perspective de l’examen, où il faut que les élèves connaissent bien les propriétés de ces rayons. Elle peut avoir des effets sur la compréhension que les élèves ont du concept d’image, qui se trouve ainsi rattaché à l’existence de ces rayons spéciaux avec les inconvénients qui ont déjà été signalés au chapitre 3, quoique moins fortement, puisque les rayons spéciaux ne sont plus seuls, et que la plus grande partie du travail est faite sur le rayon quelconque. La situation 7 poursuit le travail de la situation 6 en étendant la notion d’image à un objet étendu situé à distance finie, et en restant dans le champ du modèle. L’utilisation des cabri-fichiers permet de visualiser un élément essentiel du modèle de l’optique géométrique, à savoir qu’un objet étendu est une juxtaposition de points sources élémentaires. On pourrait faire la même remarque que dans la situation 6 sur la présence dans le fichier des trois rayons spéciaux, à une nuance près : dans le fichier image 3 le point image du point source générique est défini comme l’intersection du rayon émergent quelconque et du rayon central, qui existe toujours ; or on a besoin que ce point image soit défini pour demander au logiciel d’en tracer le lieu, qui est l’image de l’objet étendu. La présence du rayon central, au moins, est donc nécessaire ; on retrouvera le même problème dans les fichiers bessel (situation 10) et silberma1 (situation 11) ; il est vrai qu’on pourrait cacher ce rayon après avoir défini le point et se servir du fichier de la même façon ; mais alors apparaîtrait sur le rayon émergent quelconque un point isolé dont les élèves à la vue du fichier ne sauraient pas d’où il vient et ce qui légitime sa présence.

Si on laisse de côté la situation 8, qui a pour but d’étudier la relation quantitative entre la position d’un objet et celle de son image, les trois situations 9, 10 et 11 sont redondantes et sous le prétexte des méthodes classiques de focométrie, visent à réutiliser la notion d’image comme point de convergence de tous les rayons émergents. Le fichier autocol1, dans la situation 9 portant sur la méthode d’autocollimation, est le plus radical en ce sens : seul le rayon quelconque est tracé, et l’activité attendue des élèves consiste à tracer/animer ce rayon pour plusieurs positions de l’objet, jusqu’à constater que lorsque l’objet est dans le plan focal objet, l’image s’y trouve aussi.