Chapitre 3 Généralités sur les systèmes optiques et Miroirs
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Par la suite tous les systèmes optiques seront considérés centrés. Stigmatisme – Considérons un point source A envoyant des rayons lumineux sur un système
Eléments de base en Optique Géométrique
Un système centré possède un axe de symétrie. Les systèmes ne possédant que des dioptres sont dits dioptriques (lentilles objectifs
OPTIQUE GEOMETRIQUE UE GEOMETRIQUE : COURS ET
Comprendre le fonctionnement des systèmes optiques. [OPTIQUE GEOMETRIQUE] 8. bouquins.isabelle.free.fr/dotclear/public/Optique/04%20Prisme.pdf.
Cours dOptique Instrumentale
I. NOTION D'OBJET ET D'IMAGE EN OPTIQUE GEOMETRIQUE. 13. I.1. LE STENOPE (OU CHAMBRE NOIRE). 13. I.2. INSTRUMENT D'OPTIQUE (OU SYSTEME OPTIQUE) ET IMAGE.
OPTIQUE
1 - Systèmes optiques. •. Ensemble de milieux transparents séparés par des surfaces planes ou sphériques. 2 - Notion d'objet et d'image. Stigmatisme.
Cours Optique géométrique
virtuelle construction de rayons dans un système optique centré etc. A' est alors l'image de A par le système optique ; on dit encore.
Chapitre 10 : Optique Géométrique
notions de stigmatisme rigoureux et approché. - Appliquer les notions précédentes à l'étude des systèmes optiques à faces planes comme le dioptre plan et la
Chapitre 2 Résumé : optique géométrique
Un système optique donnera une image nette si les conditions de Gauss sont satisfaites : – l'objet est plan et perpendiculaire à l'axe optique ;. – les rayons
Descriptif des différents systèmes dempreinte optique.
- Ouvert : le logiciel de CFAO et l'unité d'usinage peuvent traiter des empreintes optiques issues de différents systèmes (LAVA COS + LYRA LAVA TDS + LYRA
Optique - Dunod
l’analogie entre l’optique géométrique et la mécanique nous avons mis en avant « la loi fondamen-tale de l’optique géométrique » sans évidemment renoncer au principe variationnel de Fermat (2) – Une fois les fondements de l’optique géométrique et l’approximation de Gauss précisés nous
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Optique Géométrique Hassan Akabli 3 Systèmes catadioptriques Un système catadioptrique résulte de l’association d’un système dioptrique et d’un miroir Si le miroir est sphérique le système catadioptrique possède alors un foyer et le
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3 1 Système optique Un système optique (S) est constitué d'un ensemble de milieux transparents homogènes et isotropes limités par des surfaces réfringentes ou réfléchissantes Pour des raisons techniques ces surfaces sont en général planes ou sphériques Le système (S) est caractérisé par une surface d'entrée et une surface de
Cours d’Optique géométrique - Archiveorg
Un système optique présente un stigmatisme approché si tout rayon passant par A passe au voisinage de A' après avoir traversé le système optique (S) Système centré: système optique ayant la symétrie de révolution autour d'un axe appelé axe optique Notion d'aplanétisme: lorsque le plan image (?) est parallèle au plan objet (?’)
Résumé 2 : Optique et Biophysique de la vision
2- Systèmes optique : Stigmatisme Réalité et Virtualité On appelle système optique un ensemble de surfaces réfléchissantes et/ou transparentes ayant une face d’entrée et une face de sortie des faisceaux lumineux Il existe deux classes de systèmes optiques : • Les systèmes dioptriques
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Un système centré est un ensemble de dioptres et miroirs sphériques disposés de telle sorte que leurs axes soient confondus Un tel système est parfaitement défini par quatre points : o F et F' respectivement foyers objet et image o H et H' respectivement points principaux objet et image
Qu'est-ce que le système optique ?
Le système optique est attaché au bras de suspension du statif de sol (Figure 3). Le bras de suspension permet de placer précisément les optiques et de les maintenir en place. Le statif de sol est monté sur des roulettes permettant de le déplacer et peut être fixé sur place grâce à des freins.
Comment fonctionne un système optique ?
Concrètement, la lumière s’introduit au sein du système optique par le biais d’une loupe d’entrée – l’objectif – située à l’extrémité de chaque tube. Cette image est ensuite transmise par des prismes, ces derniers permettant de réduire la distance entre l’oculaire – une deuxième loupe puissante – et l’objectif.
Quels sont les exercices d’optique 2008-2009?
Exercices d’Optiq?8-2009 2) Calculer les c´el´erit´es et les longueurs d’onde de la radiation rouge dans les deux verres. 3) a) Un rayon de lumi`ere blanche arrive sur un dioptre plan air-verre, sous l’incidence i = 60?. L’indice de l’air est pris ´egal a 1,000. Rappeler les lois de Descartes relatives a la r´efraction de la lumi`ere.
Comment modélise-t-on un système optique ?
Dans ce chapitre, on présente la façon dont on modélise un système optique et on définit ses points particuliers comme les foyers objet et image. On aborde ensuite le miroir plan qui est le seul système rigoureusement stigmatique et aplanétique : on définit donc ces deux notions.
Chapitre 10 : Optique Géométrique
Public cible :
Ce cours est destiné aux étudiants de la première année Docteur Vétérinaire, il est conseillé à
toute personne qui veut avoir une idée sur lObjectifs du cours
objectif de ce cours est la maîtrise des concepts de base : la réfraction, la réflexion, réelle et virtuelle et la construction de rayons dans un système optique centré. de : nature de la lumière et sur les milieux transparents. géométrique dans les milieux homogènes. notions de stigmatisme rigoureux et approché. comme le dioptre plan et la lame à faces parallèles, et à faces sphériques comme les dioptres sphériques.- Déterminer les éléments caractéristiques des dioptres plans, sphériques et des lentilles
et de construire les images données par ces systèmes et par leur association. - Connaître les principaux instruments des images.Pré requis :
- Connaissance de base : Propriétés des ondes électromagnétiques (Période, Fréquence,
L - Les outils mathématiques : Trigonométrie élémentaire.Cours Biophysique A1 Optique Géométrique
2 Dr. A. Ouchtati
1.1.1. Définitions
(du grec "optikos" signifiant relatif à la vue) est la branche de la physique quitraite de la lumière visible, son comportement, sa propagation et de ses propriétés, de la vision
ainsi que les systèmes utilisant ou émettant de la lumière.Elle étudie les lois régissant les phénomènes lumineux et en particulier la vision. est-à-dire
-ci. Cette information position voir : à partir des propriétés des1.2. Nature de la lumière
La lumière
un milieu transparent. Elle résulte en général de la superposition des ondes de différentes
Une lumière monochromatique correspond à une seule onde sinusoïdale de fréquence bien déterminéeumière polychromatique est constituée de plusieurs ondes électromagnétique. c = 2,99. 10-8 m/s dans le vide, la fréquence et la période T sont liées par comprises entre 0,4 µm et 0,8 µm (400 nm et 800 nm).Cours Biophysique A1 Optique Géométrique
3 Dr. A. Ouchtati
1.3. Principe de propagation rectiligne de la lumière
Sources lumineuse :
Une source de lumière est un corps qui émet (qui projette) de la lumière autour de lui. On distingue deux sortes de source de lumière : - Les sources primaires. On trouve le Soleil, les flammes, des braises incandescentes, lampe etc. - Les objets diffusants (sources secondaires).Ce sont des corps qui ne produisent pas de lumière mais qui renvoient la lumière reçue. On dit
que ces corps diffusent la lumière. La diffusion est un phénomène au cours duquel un corps commence par recevoir de la lumière puis renvoie toute ou une partie de cette lumière dans toutes les directions. source primaire ou par un autre objet diffusant.La Lune, éclairée par le Soleil, ainsi que les autres planètes du système solaire sont des objets
diffusants. En fait tout les objets (et les personnes) qui nous entourent sont des objets diffusant car ils diffusent la lumière des lampes ou celle du Soleil. Rayon de lumière : La lumière est décrite par un ensemble de rayons lumineux indépendants. Ces rayons lumineux sont caractérisés par une direction de propagation et une vitesse de propagation v. Ces rayons lumineux (issu une source) se propagent en ligne droite dans tout milieu homogène à une vitesse qui dépend du milieu. Faisceau de lumière : st un ensemble de rayons lumineux émis par la source et compris entre deux rayons limites. Il peut être : - Parallèle si les rayons qui le constituent sont parallèles, - Convergent si les rayons qui le constituent, convergent vers un même point - Divergent si les rayons qui le cun même point.Cours Biophysique A1 Optique Géométrique
4 Dr. A. Ouchtati
Milieu de propagation de la lumière :
passer la lumière. Ce sont des milieux transparents. Les milieux comme le laissent pas passer la lumière. Ce sont des milieux opaques La lumière se propage en ligne droite dans un milieu transparent. Vitesse de propagation de la lumière : Dans le vide, la lumière se propage en ligne droite à la vitesse C=3.108m/s, alors que dans un milieu transparent, homogène (il a les mêmespropriétés physiques en tout point) et isotrope (il a mêmes propriétés physiques dans toutes
les directions), la lumière se propage en ligne droite mais à une vitesse v : Où le scalaire n est une grandeur sans dimension, appelé indice de réfraction. Il est caractéristique du milieu (n>1). Ce tableau donne n. Principe du retour inverse de la lumière : U un point A, traversant plusieurs milieux et aboutissant à un point B, suivra exactement le même chemin rayon lumineux issu du point B et aboutissant au point A. On dit que le trajet suivi par la lumière est indépendant du sens de propagation. 2.2.1. Réflexion de la lumière
fférents, il donne naissance à un rayon réfléchi et à un rayon transmis (réfracté) incident et la normale à1 1 sont respectivement les angles
que forment le rayon incident et le rayon réfléchi avec la normale.Cours Biophysique A1 Optique Géométrique
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1ère loi de réflexion : Le rayon incident, le rayon réfléchi est la normale à la surface de
séparation sont2ème loi de réflexion : Le rayon réfléchi est symétrique du rayon incident par rapport à la
normale. première loi de Snell-Descartes : i1 = 1.2.2. Réfraction de la lumière
de réfraction différents. e réfraction i2 rayon réfracté avec la normale.1ère loi de réfraction : Le rayon incident, le rayon réfracté est la normale à la surface de
séparation sont2ème loi de réfraction : deuxième
loi de Snell-Descartes : n1.sin(i1)= n2.sin(i2)Les lois de Snell-Descartes obéissent au principe de retour inverse de la lumière : tout trajet
suivi par la Li2 dépend des indices de réfraction des deux milieux n1 et n2. Selon ces deux valeurs le rayon réfracté peut ne pas exister. Examinons les différents cas possibles. Si n1 < n2 : On dit à un autre plus réfringent భ dans ce cas le rayon réfracté existe toujours. Il se rapproche de la normale ;1, i2 1 > i2
i1= imin= 0° i2 = imin = 0° i1 = imax = 90° i2 = imax =Cours Biophysique A1 Optique Géométrique
6 Dr. A. Ouchtati
Si n1 > n2 : un milieu à un autre moins réfringent on a : భ మͳ sin(i1) < sin(i2) i1 < i2. supérieur , le rayon réfracté de la normale ; i1, i2 i1 < i2 i1= imin= 0° i2 = imin = 0° i1 = ic i2 = imax = ic ic2 est égal à 90° i1> ic i2 = !! i1 = 90° i2 = !! incidence est supérieur à ic, y a plus de rayon réfracté et lon a une réflexion totale.2.3. Application - la fibroscopie
La fibroscopie est un examen médical permettant de visualiser Lintérieur du corps (intestin, estomac, cordes , artères, ..) Cette technique consiste à y introduire par les voies naturelles un tube souple extra-fin appelé fibroscope. Un fibroscope est constitué de deux fibres optiques : - La 1ère : permet - La 2ème : permet de transmettre Une fibre optique est un tuyau fin constitué de deux milieux d12 ), n1 > n2 ) permettant la propagation de la lumière.
Tout rayon incident incidence i1 -gaine soit
supérieur à langle critique dincidence, subira une réflexion totale. Le rayon réfléchi subit
encore une réflexion totale lorsqu-gaine. Le rayon estainsi "piégé" à lintérieur de la fibre et se propage grâce à de réflexions totales successives.
Cours Biophysique A1 Optique Géométrique
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3. Les systèmes optiques
3.1. Système optique centré
dioptres et possédant un axe de symétrie appelé axe optique orienté dans le sens de
propagation de la lumière. Les appelées "sommets" de ces surfaces. . Ce système transforme un rayon lumineux incident en un rayon émergeant dans une direction différente de la direction incidente.3.2. Les images données par un système optique
Soit un système optique (S). On dit quun point A' est l ou que A et A' sont conjugués à travers (S), si à tous les rayons incidents dont les supports passent par A, correspondent des rayons émergents dont les supports passent tous par A'.3.3. Espaces objet et image
: espace objet et espace image. - située après la face de sortie de (S)Un objet est réel :
S se trouve dans Les rayons incidents passent effectivement par A.Une image est réelle :
elle se formant dans espace image Les rayons émergents passent effectivement par A'Cours Biophysique A1 Optique Géométrique
8 Dr. A. Ouchtati
Un objet est virtuel :
S Les prolongements des rayons incidents passent
par AUne image est Virtuelle :
se formant avant la face de sortie de (S) Les prolongements des rayons émergents passent par A'3.5. Notions de Stigmatisme
Le Stigmatisme rigoureux: Un système est rigoureusement stigmatique quand il donne la condition de stigmatisme. Astigmatisme : Un système optique est astigmate quand il donne une image floue. système ne présente pas la condition de stigmatisme) Stigmatisme approché (Approximation de Gauss) : Un système optique centré donnera conditions deGauss, sont satisfaites :
Condition 1 :
Condition 2 : Les rayons incidents sont peu inclinés par rapport à Conditions de stigmatisme approché Condition de Gauss.Cours Biophysique A1 Optique Géométrique
9 Dr. A. Ouchtati
Les conditions de Gauss assurent aux systèmes centrés un stigmatisme (conjugaison point à point), et un aplanétisme (conjugaison plan à plan) approchés. conjugaison caractéristique traduit cette propriété.3.6. Propriétés des systèmes centrés
Relation de conjugaison :
également
mathématique qui relie les positions de A et relation de conjugaison ". Grandissement : Le grandissement linéaire transversal Ȗest définit le rapport des valeursȖ ont le même sens,
3.7 particuliers :Foyer image : optique),
foyer image ". plan focal image.Le foyer objet F (les rayons émergents
est appelé le plan focal objet.4. Dioptres dans les conditions de Gauss
Un dioptre est une surface de séparation entre deux milieux homogènes et transparents
rents. On parle de dioptre plan si la surface de séparation est unSi la lumière se propage en ligne droite dans un milieu homogène et isotrope, elle est déviée
: il y a réfraction. De façon générale, il y a à la fois réfractionCours Biophysique A1 Optique Géométrique
10 Dr. A. Ouchtati
et réflexion : une partie de la lumière est réfléchie à la surface du dioptre (environ 3%) et
Le changement de direction au niveau du dioptre est décrit par les lois de Snell-Descartes qui optique géométrique.4.1. Dioptre plan
Le dioptre plan est constitué de deux milieux transparents inégalement réfringents séparés par
une surface plane et donnant toujours une image qui a la même .Les rayons incidents sont ,
observateur qui un dioptre planConsidérons un point objet A dans le milieu indice n. Le système étant de révolution autour
de la normale AS, le rayon AS traverse la surface sans déviation. Si une image de A existe, elle est certainement sur AS.Soit un rayon incident AI arrivant sur le dioptre avec un angle dincidence i. Le rayon réfracté
IR :SI = SA.tan.tan
est pas constante : les rayons réfractés ne passent pas par le même point est pas stigmatique. Un dioptre plan dans les conditions de Gauss : les rayons incidents sont à faible incidence (i0°, sin(i)0).Cours Biophysique A1 Optique Géométrique
11 Dr. A. Ouchtati
toujours de même signe et; par conséquent; que sont dans le même milieu et toujours de natures opposées. objet et limage est donnée par : Il y a un rapprochement apparent de A vers la surface si n4.2. Lame à faces parallèles
Une lame à faces parallèles est constituée par un milieu transparent et homogène limité par
deux surfaces planes et parallèles. Chacune de ses faces est placée soit dans le même milieu
soit dans des milieux différents.Dans le cas général où les milieux extrêmes ont des indices différents (n1et n3), un rayon
incident arrivant sur la lame sous un angle dincidence i1 et se réfractant une première fois sur
entrée (i2) puis une deuxième fois sur la face de sortie, en ressort sous un angle i3. : n1.sin(i1)= n2.sin(i2)Face de sortie : n2.sin(i2)= n3.sin(i3)
Lintérieur de la lame étant égaux.
Le cas le plus intéressant est celui où les milieux extrêmes sont les mêmes (n1= n3).n1.sin(i1) = n1.sin(i3) i1= i3, Le rayon émergent est alors parallèle au rayon incident : on a
pas de déviation (D= i3-i1=0°), le rayon subit juste un décalage IP.4.3. Dioptre Sphérique
Un dioptre sphérique est une portion de surface sphérique réfringente séparant deux milieux
Il est caractérisé par :
- Le centre C de la sphère appelé centre de dioptre - Le point S appelé sommet du dioptre. - C et S. - Le rayon de la sphère R=ܥܵ négative pour un dioptre sphérique concave ܥܵ convexe ܥܵ n1.sin(i1)= n3.sin(i3)Cours Biophysique A1 Optique Géométrique
12 Dr. A. Ouchtati
Remarque :
optique, on choisit comme sens positif le sens de propagation de la lumière (en général de la
gauche vers la droite). Quatre cas possibles pour le dioptre sphérique :Convergent.
Divergent.
Relations de conjugaison
quelconques issus de A.Considérons le rayon émis depuis A et qui se réfracte au point I en accord avec les lois de la
optique. -Descartes et de la condition de Gauss, on :Cours Biophysique A1 Optique Géométrique
13 Dr. A. Ouchtati
On trouve la relation de conjugaison du dioptre sphérique : V : la vergence ou la puissance du dioptre (unité : Dioptrie = m-1). - Si V > 0 : Dioptre convergent - Si V < 0 : Dioptre divergentFoyers du dioptre sphérique :
- Foyer objet F : La distance focale objet f est la mesure algébrique ܨܵ image est la mesure algébrique ܨܵNous remarquons que :
Et donc :
Le grandissement :
On aSnell-Descartes de la réfraction :
ECours Biophysique A1 Optique Géométrique
14 Dr. A. Ouchtati
Si > 0 (+) limage est droite (elle a le même sens que lobjet). Si < 0 (-) limage est renversée (sens inverse).Si | | > 1 limage est plus grande objet.
Si | | < 1 limage est plus petite que lobjet.
Si = 1 lla même taille.
- Si ܣܵ - Si ܣܵ - La nature :Dire si elle est réelle ou virtuelle.
Dire si elle est droite ou renversée :
Dire si elle est agrandie, réduite ou de même taille que - AB: réel ou virtuel - Construire du point B: il suffit de considérer deux rayons issus de ce point : leLe rayon qui passe par le centre C du
- est le projeté orthogonal de . Concave convergent Concave divergent5. Lentilles minces
Les lentilles sont des constituants essentiels des systèmes optiques, elles permirent de
e corriger la vue (lunette). On les trouve dans la vie courant (lunettes, lentilles de contact, appareils photographiques) que dans le domaine de la recherche scientifique (télescopes, spectrographes, microscope).5.1. Description
1, R2) par rapport à
de la lentille (e).Cours Biophysique A1 Optique Géométrique
15 Dr. A. Ouchtati
1 et S2 sont considérés confondus en
un point O appelé le centre optique.On distingue deux types de lentilles :
- Les lentilles à bords minces qui sont convergentes, - Les lentilles à bords épais qui sont divergentes.5.2. Caractéristiques des lentilles minces
- Centre de la lentille (O) - Deux foyers objet F et image symétriques par rapport à O - Vergence V de la lentille inverse de la distance focale image).5.3. Formation des images
- il y a donc stigmatisme approché et aplanétisme approché. - t : st réel, il est forcément à gauche de la lentille, si itue à droite de la lentille. - r des rayons dont on connait le comportement.Cours Biophysique A1 Optique Géométrique
16 Dr. A. Ouchtati
1) convergente et divergera2) un rayon passant ou se prolongeant en F ressortira horizontalement.
3) une image virtuelle () a) Construction des images pour une lentille convergente b) Construction des images pour une lentille DivergenteFormule de conjugaison :
La formule de conjugaison est la relation entre la position objet OA et la position de OCours Biophysique A1 Optique Géométrique
17 Dr. A. Ouchtati
Grandissement :
entre5.4. Association de lentilles minces : Le doublet
On considère deux lentilles L1 et L2 de centres optiques O1 et O2, de distances focales doubletDoublet accolé :
Les centres optiques O1 et O2 des deux lentilles sont tels que la distance O1O2 doublet, peut être considérée comme nulle et O1 et O2 sont confondus en O. Ces deux lentilles sont considéré comme une lentille unique L de centre optique O et de distance focale telle que : La vergence V de la lentille équivalente : V=V1+V2Doublet non accolé :
Un doublet non accolé est une association de deux lentilles L1 et L2 séparées par une distance
e = O1O2 non nulle.Cours Biophysique A1 Optique Géométrique
18 Dr. A. Ouchtati
Lentille L1 : 1 de centre optique O1 est :
Le grandissement par la lentille L1:
lentille L1 dev2 Lentille L2 : B par la lentille L2 de centre optique O2 est :Le grandissement par la lentille L2:
Le grandissement de doublet :
Utilisation :
1 2 et
e, e télescope le6. Instruments Optiques
6.1. Loupe
virtuelle agrandie.Cours Biophysique A1 Optique Géométrique
19 Dr. A. Ouchtati
fatigue. Le grossissement commercial de la loupe se calcule par la relation suivante;V : la vergence de la loupe.
f : la distance focale de la loupe en mètre. Pn : la distance minimale de la vision distincte Pn = 0.25 m.6.2. Microscope
1B1, très agrandie, à à et des oculaires formés de doublets. Pour cette étude nous allons simplifier en modélisant centimètre. -ci.Référence:
- https://femto-physique.fr/optique/ Jimmy ROUSSEL - http://www.physagreg.fr/optique-12-generalites-systemes-miroirs.phpquotesdbs_dbs35.pdfusesText_40[PDF] stigmatisme rigoureux pdf
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