chap 2. Images formées par les systèmes optiques

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Optique
Première S

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chap 1. Conditions de visibilité d’un objet ...................................... 2
Rôle de l’œil dans la vision directe des objets ................................................................................................................ 2
Propagation de la lumière : modèle du rayon lumineux ................................................................................................. 2
Lentilles convergentes ; lentilles divergentes ................................................................................................................. 3
chap 2. Images formées par les systèmes optiques ............................. 4
Images données par un miroir plan ................................................................................................................................. 4
Images données par une lentille convergente ................................................................................................................. 5
chap 3. Un exemple d’appareil optique : Le microscope réduit ............. 10

Optique Premières S 2006
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chap 1. Conditions de visibilité d’un objet
I. Rappels sur la lumière
Une onde électromagnétique qui se propage à c. Elle est caractérisée par sa longueur
d’onde qui varie :
Pour les ondes é.m. de 10-15m à 103m
Pour le visible de 0,7 µm (rouge ) à 0,3 µm (UV)
Importance du visible= nous avons un organe qui y est sensible, l’œil.
II. Rôle de l’œil dans la vision directe des objets
Un objet ne peut être vu que s’il émet de la lumière (ou s’il est éclairé) et que celle-ci
pénètre dans l’œil.
Parfois, l’œil situé hors du trajet de la lumière aperçoit ce trajet grâce aux fines
particules en suspension dans l’air ; ces particules éclairées diffusent la lumière qu’elles
reçoivent, devenant autant de points lumineux.
III. Propagation de la lumière : modèle du rayon lumineux
On nomme point lumineux une source de dimensions assez faibles. On peut obtenir
une source pratiquement ponctuelle en plaçant une plaque de métal percée d'un petit
trou (1 mm) près d'une lampe électrique de forte puissance.
L'observation suggère que dans un milieu transparent homogène, la lumière
provenant d'un point lumineux se propage suivant des lignes droites issues de ce
point. Ces droites sont appelées des rayons lumineux.
La lumière ne se propage pas en ligne droite dans un milieu
transparent qui n'est pas homogène. Cependant, le cerveau
interprète toujours la lumière comme se propageant en ligne
droite.
Exemples
Une piscine paraît toujours plus profonde quand elle a été vidée
Un bâton plongé partiellement dans l’eau paraît brisé
IV. Rappel sur les lois de Descartes
Loi de la réflexion
Dioptre plan
l’œil ne voit pas la lumière
écran percé
source lumineuse
l’œil voit la lumière
écran percé
source lumineuse
l’œil voit le trajet de la lumière
air
eau
A2
A1

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Intensités relatives des rayons lumineux ; applications
Loi de la réfraction
L’indice de réfraction.
Exemple traversée d’un prisme par un rayon lumineux.
Origine de la dispersion de la lumière ; application en spectrophysique.
Le phénomène de réflexion totale, application fibres optiques.
V. Lentilles convergentes ; lentilles divergentes
Une lentille est un milieu transparent limité par deux calottes sphériques (ou par une
calotte sphérique et un plan). La lentille est dite mince quand son épaisseur, mesurée
sur l'axe principal, est très petite comparée aux rayons de courbure des calottes.
On distingue les lentilles à bord mince (lentilles convergentes) et les lentilles à bord
épais (lentilles divergentes).
lentilles convergentes
lentilles divergentes
Marche d’un rayon lumineux à travers une lentille.