Exercices d 'Optique

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EXERCICES ET MÉTHODES D’ OPTIQUE GÉOMÉTRIQUE

la forme de fiches synthétiques Les exercices considérés comme de grands classiques de l’optique géométrique sont principalement traités dans les QCM ou les vrais/faux il est donc conseillé de les résoudre en premier Les réponses à ces tests sont rarement immédiates et un développement argumenté est souvent nécessaire

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TRAVAUX DIRIGES d’OPTIQUE

SELECTION D’OUVRAGES « OPTIQUE » ¾ J M BREBEC P DENEVE Optique 1 ère année exercices et problèmes corrigés (collection H prépa -Hachette ) ¾ A MAUREL J M MALBEC Optique Géométrique rappels de cours et exercices (Belin Sup) ¾ J P PARISOT P SEGONDS S LE BOITEUX Optique cours et exercices avec solutions (Dunod)

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Optique géométrique

—Les rayons réﬂéchi et réfracté appartiennent au plan d’incidence le plan déﬁni par le rayon incident et la normale au dioptre au point d’incidence; — i = i r; — n 1 sini = n 2 sini t n 2 i i t i r n 1 Figure 1 1 – Lois de Snell-Descartes 1 2 Stigmatisme rigoureux On considère un dispositif optique et un couple de points

PDF	Cours doptique géométrique – femto-physique Ce premier chapitre rappelle les bases de l’optique géométrique : la notion de rayon lumineux d’indice de réfraction les lois de la réflexion de la réfraction et de la dispersion

PDF	Optique Optique Fondements et applications Avec 250 exercices et problèmes résolus lims pdf 1 27/11/2019 15:40:44

LOIS DE L’OPTIQUE GÉOMÉTRIQUE 1

Ce premier chapitre rappelle les bases de l’optique géométrique : la notion de rayon lumineux, d’indice de réfraction, les lois de la réflexion, de la réfraction et de la dispersion. femto-physique.fr

Version en ligne

https://femto-physique.fr/optique/lois-de-descartes.php femto-physique.fr

1.1 Nature de la lumière

La question de la nature de la lumière fut probablement l’une des interrogations les plus fécondes en physique : elle est, en quelque sorte, à l’origine des théories géométrique, ondulatoire, électromagnétique, relativiste et quantique de la lumière. femto-physique.fr

LES MIROIRS 2

Ce chapitre est consacré à l’étude des miroirs et plus particulièrement les miroirs sphériques. On montre comment ces systèmes permettent la formation des images. femto-physique.fr

Version en ligne

https://femto-physique.fr/optique/miroirs-spheriques.php femto-physique.fr

Stigmatisme

Sources de lumière – On distingue usuellement les sources primaires qui sont des sources autonomes de lumière (comme par exemple le soleil, une lampe, une flamme etc.) des sources secondaires qui renvoient la lumière par réflexion, difraction ou difusion (comme par exemple la lune, la plupart des objets de notre environnement, etc.). L’optique géom

LES LENTILLES MINCES 3

Ce chapitre porte sur l’étude des lentilles minces. L’approche est essen-tiellement descriptive et repose sur la maîtrise de la construction des rayons lumineux. femto-physique.fr

Version en ligne

https://femto-physique.fr/optique/lentilles-minces.php femto-physique.fr

QUELQUES INSTRUMENTS 4

Ce chapitre aborde quelques applications courantes. femto-physique.fr

L’œil normal

L’œil est l’organe de la vision. Il est constitué par une cavité sphérique contenant un corps transparent, l’humeur vitrée. La lumière pénètre dans l’œil par un orifice circulaire situé au centre de l’iris, la pupille. Le cristallin constitue avec la cornée et l’humeur aqueuse une lentille qui projette sur la rétine une image renversée des objets s

La nature agit toujours par les voies les plus courtes – Pierre de Fermat

Pierre de Fermat proposa que les rayons lumineux répondaient à un principe très général auquel on donna son nom. Ce principe, de nature variationnelle, permet à lui seul de retrouver toutes les lois de l’optique géométrique. Après une présentation de ce principe tel qu’il a été formulé par Fermat, on met en évidence la nécessité d’un énoncé plus gé

Version en ligne

https://femto-physique.fr/optique/principe-de-fermat.php femto-physique.fr

Réflexion

Lorsqu’un rayon arrive à l’interface entre deux milieux isotropes et ho-mogènes diférents, il donne naissance à un rayon réfléchi et à un rayon transmis (réfracté). On distingue deux types de réflexion : ▶ La réflexion difuse est produite par une surface irrégulière. Elle ne produit pas d’image discernable. C’est cependant cette sorte de réflexion

Aplanétisme

Un système optique est le plus souvent destiné à donner d’un objet étendu une image la plus nette possible que l’on peut recueillir sur un capteur généralement plan et perpendiculaire à l’axe optique. Aussi, il est souhaitable que l’image d’un objet plan soit également plane. femto-physique.fr

Exemples

Le miroir plan est une surface plane dont le pouvoir de réflexion est proche de 1. C’est le seul dispositif optique qui soit rigoureusement stigmatique et aplanétique, comme nous allons le voir. La définition des grandissements fait in-tervenir des mesures algébriques ce qui suppose d’orienter les axes. Les résultats nedépendentpasduchoixdecetteori

Approximation de Gauss

Si les rayons sont peu inclinés de l’axe optique et peu écartés, on se trouve alors dans le cadre des conditions de Gauss. Dans ces conditions, on admettra que le miroir sphérique est aplanétique et stigmatique : L’image d’un segment droit est un segment droit. femto-physique.fr

Notion de foyers

Deux points jouent un rôle particulier dans tout système optique centré : le foyer objet F et image F’. femto-physique.fr

Définitions

Foyer image : l’image d’un point à l’infini sur l’axe est le foyer image F’. La distance focale image ′ est la mesure algébrique SF’. Foyer objet : un point à l’infini sur l’axe est l’image du foyer objet F. La distance focale objet est la mesure algébrique SF. Dans le cas des miroirs sphériques, le principe du retour inverse de la lumière implique

Construction des rayons lumineux

Pour construire les images d’un objet étendu on obéira à ces quelques principes : ▶ On se placera dans l’approximation de Gauss : il y a donc stig-matisme approché et aplanétisme approché. Pour trouver l’image d’un point il sufit de considérer deux rayons issus de ce point; tous les autres issus du même point passeront nécessairement par le point i

Approximation de Gauss

Les défauts des lentilles s’observent surtout quand les rayons sont très inclinés par rapport à l’axe optique ou très éloignés de l’axe optique. L’approximation de Gauss ou l’approximation paraxiale consiste à se limiter aux rayons peu inclinés et peu éloignés de l’axe optique. Dans ce cadre, on admettra que Les lentilles sont stigmatiques : l’imag

Notion de foyers

Dans le cadre de l’approximation de Gauss, l’image d’un point est un point. Deux points jouent un rôle particulier dans les lentilles : il s’agit des foyers objet et image. Foyer image – Par définition, l’image d’un point à l’infini sur l’axe est le foyer image F’. Dans le cas d’une lentille convergente, le foyer image est réel alors qu’il a le sta

Plans focaux

On appelle plan focal image, le plan perpendiculaire à l’axe optique passant par F’. De même, on appelle plan focal objet, celui perpendiculaire à l’axe optique et passant par F. + + F O F’ F O F’ Figure 3.7 – Image d’un point à l’infini hors de l’axe et d’un point du plan focal objet (construction pour une lentille convergente). Du fait de l’aplan

Construction des rayons lumineux

Pour construire l’image d’un objet étendu on obéira à ces quelques principes : ▶ On se placera dans l’approximation de Gauss : il y a donc stigma-tisme approché et aplanétisme approché. Pour trouver l’image d’un point il sufit de considérer deux rayons issus de ce point; tous les autres issus du même point passeront par le point image. De plus, l’i

Formules de conjugaison

La formule de conjugaison d’une lentille mince s’établit rigoureusement à l’aide des lois de Descartes, mais on peut l’obtenir à partir de la notion de foyers (une fois leur existence postulée). Pour cela, comme avec les miroirs, il sufit d’exprimer le grandissement de diférentes manières à l’aide des lois de Thales. L B O F’ A’ B’ B’ L B femto-physique.fr

À retenir

Quand on veut agrandir un objet en le projetant sur un écran à l’aide d’une lentille convergente on aura intérêt à utiliser une lentille de petite focale, à placer l’objet près de la lentille mais à une distance supérieure à ′ puis à placer un écran assez loin de telle sorte que 4 ′ > . Il sufit ensuite de jouer sur la position de la lentille pour

Quelques défauts de l’œil

Lefonctionnementdel’œilpeutprésenterquelquesanomaliesparrapport à l’œil emmétrope. Citons en quelques une : ▶ Myopie : anomalie de l’œil dans laquelle l’image d’un objet éloigné se forme en avant de la rétine. L’œil est trop convergent. On peut corriger la myopie en plaçant devant l’œil une lentille divergente. ▶ Hypermétropie : anomalie de l’œil d

Principe d’une loupe

A A On a le choix entre deux variables d’intégration : ou . Il se trouve que les calculs sont grandement simplifiés si l’on choisit la variable . Nous allons donc décrire la courbe de lumière par la relation à déterminer ( ). On obtient ∫ B q femto-physique.fr A A On a le choix entre deux variables d’intégration : ou . Il se trouve que les calculs sont grandement simplifiés si l’on choisit la variable . Nous allons donc décrire la courbe de lumière par la relation à déterminer ( ). On obtient ∫ B q femto-physique.fr A A On a le choix entre deux variables d’intégration : ou . Il se trouve que les calculs sont grandement simplifiés si l’on choisit la variable . Nous allons donc décrire la courbe de lumière par la relation à déterminer ( ). On obtient ∫ B q femto-physique.fr A A On a le choix entre deux variables d’intégration : ou . Il se trouve que les calculs sont grandement simplifiés si l’on choisit la variable . Nous allons donc décrire la courbe de lumière par la relation à déterminer ( ). On obtient ∫ B q femto-physique.fr A A On a le choix entre deux variables d’intégration : ou . Il se trouve que les calculs sont grandement simplifiés si l’on choisit la variable . Nous allons donc décrire la courbe de lumière par la relation à déterminer ( ). On obtient ∫ B q femto-physique.fr A A On a le choix entre deux variables d’intégration : ou . Il se trouve que les calculs sont grandement simplifiés si l’on choisit la variable . Nous allons donc décrire la courbe de lumière par la relation à déterminer ( ). On obtient ∫ B q femto-physique.fr A A On a le choix entre deux variables d’intégration : ou . Il se trouve que les calculs sont grandement simplifiés si l’on choisit la variable . Nous allons donc décrire la courbe de lumière par la relation à déterminer ( ). On obtient ∫ B q femto-physique.fr A A On a le choix entre deux variables d’intégration : ou . Il se trouve que les calculs sont grandement simplifiés si l’on choisit la variable . Nous allons donc décrire la courbe de lumière par la relation à déterminer ( ). On obtient ∫ B q femto-physique.fr A A On a le choix entre deux variables d’intégration : ou . Il se trouve que les calculs sont grandement simplifiés si l’on choisit la variable . Nous allons donc décrire la courbe de lumière par la relation à déterminer ( ). On obtient ∫ B q femto-physique.fr A A On a le choix entre deux variables d’intégration : ou . Il se trouve que les calculs sont grandement simplifiés si l’on choisit la variable . Nous allons donc décrire la courbe de lumière par la relation à déterminer ( ). On obtient ∫ B q femto-physique.fr A A On a le choix entre deux variables d’intégration : ou . Il se trouve que les calculs sont grandement simplifiés si l’on choisit la variable . Nous allons donc décrire la courbe de lumière par la relation à déterminer ( ). On obtient ∫ B q femto-physique.fr A A On a le choix entre deux variables d’intégration : ou . Il se trouve que les calculs sont grandement simplifiés si l’on choisit la variable . Nous allons donc décrire la courbe de lumière par la relation à déterminer ( ). On obtient ∫ B q femto-physique.fr A A On a le choix entre deux variables d’intégration : ou . Il se trouve que les calculs sont grandement simplifiés si l’on choisit la variable . Nous allons donc décrire la courbe de lumière par la relation à déterminer ( ). On obtient ∫ B q femto-physique.fr A A On a le choix entre deux variables d’intégration : ou . Il se trouve que les calculs sont grandement simplifiés si l’on choisit la variable . Nous allons donc décrire la courbe de lumière par la relation à déterminer ( ). On obtient ∫ B q femto-physique.fr

Optique géométrique : Exercice corrigé : Fibre optique

optique géometrique ( partie 1 ) : principe fondamentaux

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