chap 1 et 2 2019

Cours d’Optique Géométrique
Jérôme SALVI
FEMTO-ST (TEMIS, 15B av. Montboucons, N1-32B)
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• Chapitre 1 : généralités
• Chapitre 2 : lois de Snell-Descartes
• Chapitre 3 : systèmes optiques centrés
• Chapitre 4 : lentilles minces
• Chapitre 5 : l’œil et les types d’instruments optiques
• Chapitre 6 : la loupe
• Chapitre 7 : le microscope
Plan du cours :
Bibliographie
: accès depuis votre Espace Numérique de Travail (ENT)
1. Optique I. Optique géométrique par Soum et al., Travaux Dirigés 1
er
cycle,
Hachette Supérieur.
2. Optique 1
ére
année MPSI PCSI, Prépa, Hachette Supérieur.
3. Optique DEUG Sciences 1
ére
et 2
ème
année, Flash U, Masson.
4. La Lumière, Bernard Maitte, Edition du Seuil collection Inédit Sciences.
5. Cours de physique, Optique, J.P. Parisot, P. Segonds, S. Le Boiteux, édition Dunod

CHAPITRE 1 : Généralités
1. Un peu d’histoire...
Optique vient du grec « Optikê » : vision
⇒
Aristote 384-322 avant JC
« l’eidola »
Euclide 365-300 avant JC
« le quid »
Optique : discipline de la physique qui traite des phénomènes lumineux et de la vision.
1. Un peu d’histoire...
Chapitre 1 : Généralités
Roger Bacon (1214-1294)
Doctor mirabilis
• Premières lentilles et lunettes de vue
• Description de l’arc-en-ciel, vitesse de la lumière
Galilée (1564-1642)
Lunette astronomique (1609)
Ibn al-Haitham (Alhazen, 965-1040)
• Description du phénomène de réfraction et de réflexion
• Etude de la formation des images à travers des miroirs
sphériques et paraboliques
• Description des différentes parties de l’œil et
de leurs fonctions.
Robert Grossetête
(1175-1253)
Ibn Sahl
(940-1000)

1. Un peu d’histoire...
Chapitre 1 : Généralités
1637 : René Descartes (1596-1650)
1621 : Willebrord Snell (1591-1626)
Lois de la réfraction et de la
réflexion de la lumière
Pierre de Fermat (1601-1665)
Principe de la marche des rayons lumineux
(La lumière suit le chemin qui a le temps de parcours extrémal)
Johannes Kepler
(1571-1630)
Thomas Harriot
(1560-1621)
1. Un peu d’histoire...
Chapitre 1 : Généralités
Fresnel

2. Qu’est ce que la lumière ?
Chapitre 1 : Généralités
La production de lumière est liée à la transformation d'une énergie (thermique, électrique,
mécanique...) apportée à un système qui retrouve son état d'équilibre en libérant (en partie
ou en totalité) l'énergie reçue sous forme d'énergie lumineuse.
Exemple de sources lumineuses :
Cette énergie est portée par une « onde électromagnétique » dont la fréquence est
proportionnelle à l'énergie.
On peut aussi la caractériser par sa période T, inverse de la fréquence, ce qui permet de
parler de longueur d'onde λ: distance parcourue pendant le temps T
)( TV
×
=
λ
Bioluminescence : production et l'émission de lumière par un organisme vivant. Cette Cette
lumi
lumiè ère re résulte d'une réaction chimique au cours de laquelle l'énergie chimique est convertie
en énergie lumineuse.
Cette lumière est créée de trois façons différentes :
• Par symbiose avec une bactérie elle même bioluminescente (Vibrio fisheri) ;
• Par réaction entre une molécule, la luciférine, et une enzyme, la luciférase ;
• Par des cellules spécialisées : les photocytes.
La lumière produite peut être amplifiée
ou filtrée pour donner des couleurs
caractéristiques grâce à des organes
spéciaux : les photophores. Ils peuvent
posséder une lentille, des réflecteurs,
un conduit de lumière ou un filtre
coloré.
Source : La Recherche 242 (avril 1992) vol. 23

Vers luisants
Vers luisants
(Lampyris noctiluca)
lucioles...
lucioles...
baudroie des abysses,
Melanocetidae
Melanocetidae
Bact
Bacté éries ries
Bioluminescence : production et l'émission de lumière par un organisme vivant. Cette Cette
lumi
lumiè ère re résulte d'une réaction chimique au cours de laquelle l'énergie chimique est convertie
en énergie lumineuse.
Photostomias
guernei
•Lumière : onde électromagnétique (propagation d’un champ électrique et magnétique) dont
la longueur d’onde correspond au domaine de sensibilité de l’œil. Cette onde est caractérisée
par sa longueur d’onde λou sa fréquence à laquelle est liée la sensation de couleur reçue par
l'œil.
Spectre électromagnétique
2. Qu’est ce que la lumière ?
Remarque : une source monochromatique ne contient qu’une seule longueur d’onde
c’est à dire une seule couleur contrairement à la source polychromatique
Chapitre 1 : Généralités
Petites longueurs d
Petites longueurs d’ ’onde onde
(= hautes fr
(= hautes fré équences=haute quences=haute é énergie) nergie)
Grandes longueurs d
Grandes longueurs d’ ’onde onde
(= basses fr
(= basses fré équences=basse quences=basse é énergie) nergie)