Modélisation d'une lentille mince convergente

Les observations effectuées en projetant des faisceaux lumineux sur une lentille peuvent être représentées à l'aide du modèle du rayon lumineux :

Sur un schéma d'optique, une lentille mince convergente est modélisée par une double flèche verticale. Son centre s'appelle le centre optique de la lentille, et est noté O. L'axe optique est tracé perpendiculairement à la lentille et passe par O. 

Le foyer-image, point de convergence des rayons en aval de la lentille, pour des rayons parallèles entre eux et à l'axe optique en amont de la lentille, est noté F'. La distance entre le centre optique O et le foyer-image F' s'appelle la distance focale, notée . Elle s'exprime comme une longueur, bien souvent en centimètres. 

Le profil plus ou moins bombé de la lentille, qui lui est donné au moment de sa fabrication, permet de contrôler la valeur de la distance focale. Plus la lentille est bombée, plus la distance focale est petite. 

La lentille étant taillée dans le verre de façon symétrique, il est possible d'identifier un second foyer, comme l'illustre la figure suivante : 

Tous les rayons lumineux passant par F, le foyer-objet, en amont de la lentille, sont déviés et ressortent de la lentille parallèles entre eux et parallèles à l'axe optique. 

Les foyers F et F' sont disposés symétriquement par rapport au centre optique O de la lentille :