optique physiologique exercices

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FEMTO

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Optique géométrique

1 2 Stigmatisme rigoureux On considère un dispositif optique et un couple de points A et A0(voir FIG 1 2) Le dispositif est dit rigoureusement (ou parfai-tement) stigmatique pour le couple de points A A0si tous les rayons issus de A A A A A d Figure 1 2 – Système optique rigoureusement stigmatique Système optique approxima-

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Optique Physiologique

• En optique physiologique les unités sont dites photométriques et prennent en compte la sensibilité de l'œil humain Grandeur Radiométrie Photométrie Flux φ W Lumen (lm) 1 lm = 1 cd sr Eclairement D W m -2 lux (lx) 1 lx = 1 lm m-2 Intensité (source ponctuelle) I W sr -1 Candela (cd) Emittance (émission de lumière) E W - m 2

PDF	Optique Maître de conférences à l’université Joseph Fournier de Grenoble

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TRAVAUX DIRIGES d’OPTIQUE

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) ¾ J P PARISOT S LE BOITEUX P SEGONDS M DOBRIJEVIC T D optique (Dunod) ¾ P BRENDERS M SAUZEIX Optique cours méthodes exercices résolus (Les Nouveaux Précis Bréal)

Quelle est la différence entre l’optique physique et le traitement général des ondes électromagnétiques ?
De même, l’optique physique (qui analyse les phénomènes d’interférences et de diffractions) et le traitement général des ondes électromagnétiques, ne peuvent plus être présentés de la même manière depuis que l’on dispose des sources cohérentes, si l’on souhaite per- mettre une formation bien connectée avec les soucis actuels des expérimenta- teurs.
Comment mesurer la distance en optique géométrique ?
Remarque :en optique géométrique, la mesure des distances est algébrisée. Le long de l’axe optique, on choisit comme sens positif le sens de propagation de la lumière (en général de la gauche vers la droite). 24 Dr. Sid Ahmed BELDJILALI USTO-MB Cours Optique géométrique III. 1.
Qui sont les profs de physique optique ?
COURS DE PHYSIQUE OPTIQUE Jean-Paul Parisot Professeur à l’université Bordeaux I Patricia Segonds Maître de conférences à l’université Joseph Fournier de Grenoble Sylvie Le Boiteux Professeur à l’université Bordeaux I Préfacé par André Ducasse Professeur à l’université Bordeaux I 2eédition Illustration de couverture : Albert Arnaud
Quelle est la distance entre le P.P. et le centre optique de l'œil ?
A quelle distance se situe alors son P.P. ? On suppose que les verres sont positionnés à 2,0 cm du centre optique de l’œil. Un œil normal possède une vision nette entre la distance Δ (punctum proximum) et l’infini (punctum remotum).

Patricia Segonds

Maître de conférences à l’université Joseph Fournier de Grenoble mathksar.weebly.com

P R É F A C E

Durant les deux dernières décennies, une véritable révolution s’est déroulée dans le domaine de l’optique. En effet, après la découverte des lasers dans les années soixantes et leur développement extrêmement rapide dans les laboratoires de recherche au cours des deux décennies suivantes, une multitude d’applica-tions ont émergé, sortant des laborat

AVA N T- P R O P O S

« On s’étonne trop de ce que l’on voit rarement et pas assez de ce qu’on voit tous les jours » mathksar.weebly.com

COMTESSE DE GENLIS

Dans la nature se produisent spontanément des phénomènes lumineux variés et specta-culaires dont les plus connus sont les arcs-en-ciel et les mirages. La représentation de la lumière à l’origine des phénomènes lumineux est faite ici dans le formalisme de l’optique géométrique qui privilégie son caractère de propagation. L’optique géométrique est un

Remerciements

Pendant l’écriture de ce livre, nous avons bénéficié de l’aide d’un grand nombre de col-lègues auquels nous voudrions rendre hommage. Nous voudrions tout d’abord remercier Bruno Chassagne, Bernard Pouligny et Jacques Baudon qui ont consacré beaucoup de temps à une lecture critique du manuscrit. Nous souhaitons également témoigner des discussions to

1. « QU’EST-CE QUE LA LUMIÈRE ? » : BREF HISTORIQUE

L’étude des phénomènes lumineux a de tout temps passionné l’homme et l’histoire des sciences a été marquée par de nombreux débats concernant la nature de la lumière. À la question simple, « qu’est-ce que la lumière », les réponses ont été variées. Cependant, différentes descriptions de la lumière, basées sur l’observation quotidienne, se sont déve-

2. LA LUMIÈRE DANS LE VIDE

Les ondes électromagnétiques sont des phénomènes périodiques qui, contrairement au son, se propagent aussi bien dans un milieu matériel que dans le vide. Les physiciens du XIXe siècle avaient d’ailleurs imaginé un milieu matériel remplissant l’univers, l’éther, porteur des ondes électromagnétiques. Les expériences de Michelson ont complètement anéa

2.1. Le spectre électromagnétique dans le vide

Les ondes électromagnétiques sont constituées d’un champ électrique →E et d’un champ magnétique − →B qui varient périodiquement dans le temps. Considérons le cas − simple d’ondes sinusoïdales se propageant dans le vide. Dans ce cas, les deux champs →E et − →B sont situés dans un plan perpendiculaire à la direction de propagation de l’onde repérée p

2.2. La propagation de la lumière dans le vide

Les observations courantes nous amènent à considérer le vide comme un milieu homo-gène et isotrope ; ceci signifie que les propriétés de propagation des ondes électroma-gnétiques (et donc de la lumière) ne varient pas sur leur trajet et qu’il n’y a pas de direction privilégiée. L’expérience montre alors que la lumière se propage en ligne droite. Ce

3.1. Classification des ondes électromagnétiques

Nous avons vu au paragraphe 2.1 que, dans le vide, une onde était définie par sa fré-quence, mais aussi par sa longueur d’onde. La fréquence ne dépend pas du milieu ν dans lequel se propage la lumière (vide ou matériel) ; par contre, la longueur d’onde est modifiée car la lumière se propage dans les milieux matériels à une vitesse V différente de l

4. L’OPTIQUE GÉOMÉTRIQUE

Les différents exemples abordés illustent bien le fait que l’observation d’un phénomène lumineux est possible si l’on dispose d’une source de lumière, d’un milieu dans lequel elle se propage et d’un récepteur qui peut-être un écran, l’œil

4.1. Cadre général de l’optique

Le mot optique est la transcription du mot grec qui signifie « je vois ». Il nous rappelle qu’à l’origine on ne distinguait pas nettement l’étude des sens de la vue de celle de la lumière. Aujourd’hui, c’est l’optique physiologique qui s’occupe des sensations visuelles. Dans cet ouvrage, nous appliquons principalement l’optique à des sources lumine

4.2. La place de l’optique géométrique et ses préoccupations

L’optique géométrique, développée entre le XIIe et le XVIIe siècle, est une approxima-tion justifiée quand les dimensions du système optique étudié sont grandes devant la lon-gueur d’onde de la lumière qui s’y propage. Par exemple, elle explique parfaitement l’arc-en-ciel provoqué par les grosses gouttes de pluie, alors qu’elle est incapable d’expl

5. CONCLUSION

C’est grâce à la lumière que nous pouvons découvrir le monde qui nous entoure. Nous en avons défini l’essentiel. Dans la nature se produisent spontanément des phénomènes lumineux variés et spectaculaires comme les arcs-en-ciel et les mirages. Les différentes conditions météorologiques que l’on peut rencontrer leur offrent parfois de surprenants vis

DU PRINCIPE DE FERMAT AUX LOIS DE SNELL-DESCARTES

Pré-requis Nous avons vu au chapitre 1 que l’optique géométrique privilégiait la propagation de la lumière. Elle met donc uniquement en jeu des rayons lumineux de fréquence ou de longueur d’onde donnée. Nous avons aussi mentionné une observation importante selon laquelle la propagation de la lumière dans le vide ou dans un milieu transparent homogè

Encart 2.1. Forme générale du principe de Fermat

Soit dl le déplacement élémentaire du chemin géométrique effectué pour aller de A vers C dans un milieu d’indice n. Ce dernier peut varier d’un point à l’autre du milieu. La longueur dl parcourue pendant le temps élémentaire dt est dl dl dt n(l = . V = ) c La durée du parcours AC est donc t 1 C n(l )dl. mathksar.weebly.com

LAC

Elle s’écrit aussi = c t ; on = appelle LAC = A C n(l )dl le chemin optique de A à C. c A Le principe de Fermat s’énonce donc sous sa forme générale comme : Parmi toutes les trajectoires possibles, celle effectivement suivie par un rayon lumi-neux correspond à un chemin optique L extrémal. Il paraît évident que, si la lumière se propage dans un mil

AB = BC ⇒

sin i sin = j soit encore : i j. = On établit ainsi qu’à la réflexion sur un miroir plan, les angles d’incidence i et de réflexion j sont égaux. Ceci est encore vérifié lorsque la surface est de forme quel-conque et, éventuellement, non totalement réfléchissante. C’est ce que l’on appelle la loi de la réflexion ou première loi de Snell-Descartes. mathksar.weebly.com

c c y YC y

un plan, on a : V et V . De plus on a toujours : sin i et sin r − = n = n = AB = BC où i et r sont maintenant les angles que font le rayon incident et le rayon transmis par rapport à la normale à la surface de séparation. Comme dans l’exemple précédent, nous devons calculer le temps de parcours de la lumière et sa dérivée par rapport à y soit : mathksar.weebly.com

+ V V

dt y (YC − y ) dy = V X2 y2 − V A + X2 C + (Y C − y )2 sin i sin r Cette dérivée est nulle si , ce qui s’écrit aussi : n sin i V = V = n sin r . Les angles d’incidence i et de réfraction r sont donc différents. On établit ainsi qu’à la traversée d’une surface, la lumière change de direction ; r est défini par la relation simple n sin i n

+ − BC

· soit, en introduisant les coordonnées de A et B : mathksar.weebly.com

2. ÉNONCÉ DES LOIS DE SNELL-DESCARTES

De manière plus générale, on considère un rayon lumineux, appelé rayon incident, se propageant dans un premier milieu et rencontrant en un point I une surface de sépara-tion avec un autre milieu. Celle-ci, appelée dioptre, peut avoir une forme quelconque. Si le deuxième milieu est aussi transparent, isotrope et homogène, mais d’indice absolu différ

3. PRINCIPE DU RETOUR INVERSE DE LA LUMIÈRE

Les deux exemples traités au paragraphe 1 ont permis d’énoncer les lois de Snell-Descartes. Elles permettent de déterminer le chemin choisi par la lumière pour aller de A vers C en passant par un point B situé sur la surface de séparation. Il est évident que si la lumière se propageait dans le sens opposé, (de C vers A en passant toujours par cett

IC IC

Dans chacun des cas, dans les triangles I AC et IC B, on a sin i et sin r , = I A = I B d’où : mathksar.weebly.com

7. APPLICATIONS

Nous proposons dans ce paragraphe une étude détaillée de deux systèmes simples consti-tués de dioptres plans : la lame à faces parallèles et la fibre optique. mathksar.weebly.com

Définition

Les différentes fonctions trigonométriques d’un angle A sont définies à partir de gran-deurs algébriques, on a : mathksar.weebly.com

12 Cube de verre

La relation de conjugaison, établie précédemment, donne, par exemple, la position de mathksar.weebly.com La relation de conjugaison, établie précédemment, donne, par exemple, la position de mathksar.weebly.com La relation de conjugaison, établie précédemment, donne, par exemple, la position de mathksar.weebly.com La relation de conjugaison, établie précédemment, donne, par exemple, la position de mathksar.weebly.com La relation de conjugaison, établie précédemment, donne, par exemple, la position de mathksar.weebly.com La relation de conjugaison, établie précédemment, donne, par exemple, la position de mathksar.weebly.com La relation de conjugaison, établie précédemment, donne, par exemple, la position de mathksar.weebly.com La relation de conjugaison, établie précédemment, donne, par exemple, la position de mathksar.weebly.com La relation de conjugaison, établie précédemment, donne, par exemple, la position de mathksar.weebly.com La relation de conjugaison, établie précédemment, donne, par exemple, la position de mathksar.weebly.com La relation de conjugaison, établie précédemment, donne, par exemple, la position de mathksar.weebly.com La relation de conjugaison, établie précédemment, donne, par exemple, la position de mathksar.weebly.com La relation de conjugaison, établie précédemment, donne, par exemple, la position de mathksar.weebly.com La relation de conjugaison, établie précédemment, donne, par exemple, la position de mathksar.weebly.com La relation de conjugaison, établie précédemment, donne, par exemple, la position de mathksar.weebly.com La relation de conjugaison, établie précédemment, donne, par exemple, la position de mathksar.weebly.com La relation de conjugaison, établie précédemment, donne, par exemple, la position de mathksar.weebly.com La relation de conjugaison, établie précédemment, donne, par exemple, la position de mathksar.weebly.com La relation de conjugaison, établie précédemment, donne, par exemple, la position de mathksar.weebly.com La relation de conjugaison, établie précédemment, donne, par exemple, la position de mathksar.weebly.com La relation de conjugaison, établie précédemment, donne, par exemple, la position de mathksar.weebly.com La relation de conjugaison, établie précédemment, donne, par exemple, la position de mathksar.weebly.com La relation de conjugaison, établie précédemment, donne, par exemple, la position de mathksar.weebly.com

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