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CHAPITRE ……. L’OPTIQUE GEOMETRIQUE
I. La lumière
La lumière est une onde qui se propage : ce n’est pas une onde de matière, mais une onde
électromagnétique.
 La vitesse de la lumière dans le vide ou dans l’air est appelée …………………………..de la lumière dans le vide
Notée : …………………………….
Valeur : …………………………….
 La lumière peut se propager dans certains matériaux (verre, eau, plexiglas) : on dit que ces matériaux sont
…………………………………………..
Dans ces matériaux, la lumière se propage moins vite que dans le vide ou dans l’air.
On caractérise un matériau par son ………………………………………. : …………. (sans unité)
On peut ainsi connaître la valeur v, la vitesse de propagation de la lumière dans le matériau, en utilisant la
relation :
…………………………………………………..
Remarque : plus l’indice n est élevé, plus le milieu est réfringent.
 La lumière blanche (qui provient du Soleil) est en fait constituée de plusieurs radiations ; ces radiations
correspondent aux couleurs de l’arc en ciel. On dit que la lumière blanche est
…………………………….…………………………….
La lumière produite par un LASER est composée d’une seule radiation ; on dit qu’elle est
…………………………….…………………………….
 Dans un milieu transparent homogène, la lumière se propage en …………………………………………………. On
représente donc sur les schémas les rayons lumineux par les lignes droites sur lesquelles on place une flèche
pour indiquer le sens dans lequel la lumière se propage : ce modèle s’appelle
………………………………………………………………………………………...
pm
picomètre
10-12 m
0,000 000 000 001 m
nm
nanomètre
10-9 m
0,000 000 001 m
m
micromètre
10-6 m
0,000 001 m
mm
millimètre
10-3 m
0,001 m
km
kilomètre
103 m
1 000 m
Mm
mégamètre
106 m
1 000 000 m
Gm
gigamètre
109 m
1 000 000 000 m
Longueur
d’onde
400 nm
800 nm
Ultra Violet
Lumière visible par l’œil humain
Infra Rouge
abeilles
poisson rouge
pigeon
tortue
« capter les IR »
python
crotale
Source
lumineuse
Rayon lumineux

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II. Notion d’objet et d’image
1. Définitions
 Pour être visible par l’œil, un objet doit être lumineux :
- soit il produit de la lumière (Soleil, lampes, flamme)
- soit il n’est visible que s’il est éclairé ; il diffuse alors la lumière qu’il reçoit.
 En optique, on différencie :
- les ………………………… : ils sont visibles par l’œil en vision directe (les rayons lumineux issus de l’objet
se propagent …………………………………….. jusqu’à l’œil)
- les …………………………………….. : si le rayon lumineux issu de l’objet traverse différents milieux, il peut
être dévié avant de parvenir à l’œil. Dans ce cas, le cerveau interprète ce rayon comme si il
pénétrait en ligne droite : on dit qu’il voit l’image.
2. Exemples :
 Les mirages
Au niveau du sol, il peut exister localement des variations d'indice de réfraction (n) selon la verticale. Ils ont
pour origine, un réchauffement ou un refroidissement de l'air au niveau du sol. On voit donc que deux cas
principaux peuvent se présenter.
Un sol ou une nappe d'eau chauds créent une variation d’indice telle que les rayons provenant d'un objet
s'incurvent vers le haut, et atteignent l'observateur en semblant provenir du sol ; on peut alors voir une image
inversée de l'objet. On parle dans ce cas de mirages inférieurs. Ce sont ces mirages qui donnent l'impression
d'observer des flaques d'eau sur une route chauffée par le soleil en été : on observe en fait les rayons
provenant du ciel, dont notre œil a l'impression qu'ils viennent de la route.
Inversement, un sol froid (mer froide, banquise par exemple) crée une variation d’indice telle que dans ce cas
les rayons lumineux sont courbés vers le bas, et on parle alors de mirages supérieurs.

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 le miroir plan
C’est une surface plane réfléchissante.
« L’homme regarde ses pieds P dans le miroir. »
L’objet est P (les pieds) ; l’image est P’ (symétrique de P’ par rapport au plan du miroir)
En réalité, l’homme ne voit pas l’objet, il voit l’image.
III. Les lentilles minces
1) Définition
 On appelle lentille tout milieu transparent limité par deux surfaces dont au moins une n’est pas plane.
 Les lentilles convergentes sont les lentilles à bords minces :
Lorsqu’une lentille mince convergente est éclairée par un faisceau de lumière parallèle, elle fait converger le
faisceau.
 Les lentilles divergentes sont les lentilles à bords épais :
Lorsqu’une lentille mince divergente est éclairée par un faisceau de lumière parallèle, elle fait diverger le
faisceau.
Symbole :
Symbole :
Avant du miroir
Arrière du miroir

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2) Points particuliers
 Centre optique
Un rayon passant par le centre optique d'une
lentille mince n'est pas dévié.
 Foyer principal image
Tout rayon incident parallèle à l'axe principal
d'une lentille convergente émerge en passant
par le foyer principal image F'.
Tout rayon incident parallèle à l'axe principal
d'une lentille divergente émerge en semblant
provenir du foyer principal image F'.
 Foyer principal objet
Tout rayon incident passant par le foyer
principal objet F d'une lentille convergente
émerge parallèlement à l'axe principal de
cette lentille.
Tout rayon incident semblant passer par le
foyer principal objet F d'une lentille
divergente émerge parallèlement à l'axe
principal de cette lentille.
Le centre optique est noté O : il est à l’intersection de l’………………………………..et de la lentille mince.
Le foyer image (F’) et le foyer objet (F) sont symétriques l’un de l’autre par rapport au centre de la
lentille. Pour une lentille convergente, F est avant la lentille, alors que pour une lentille divergente, F
est après la lentille.
Le …………………………………………………………….. est le plan passant par F’ perpendiculaire à l’axe optique.
Le …………………………………………………..…………..est le plan passant par F perpendiculaire à l’axe optique.

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3) Construction des images
a) définitions
 Orientation de l’axe optique : on oriente l’axe optique dans le sens de propagation de la lumière.
 Un objet placé ………………………la lentille est un ……………………… …………………………….……… ;
Un objet placé ………………………la lentille est un…………………………………………………………………
 Une image placée ………………………la lentille est une ………………………………………………
une image placée ………………………la lentille est une ……………………………………………….
b) Tracé d’un objet simple
Pour tracer l’image d’un objet AB :
On cherche d’abord l’image de B. Pour cela, on trace deux rayons particuliers qui passent par B.
L’image B’ de B est à l’intersection de ces rayons.
On trouve alors l’image A’ de A : c’est l’intersection entre la verticale passant par B et l’axe optique.
(voir schémas p.suivantes)
c) Méthode générale pour tracer des rayons quelconques
Si on veut faire le tracé d’un rayon quelconque,
- On trace le rayon parallèle à celui qui nous intéresse et qui passe par le centre optique : ce
rayon n’est pas dévié.
- On repère le point où se rayon traverse le plan focal image.
- Le rayon qui nous intéresse passe par ce point.
d) Quelques cas particuliers
- Si l’objet est placé à l’infini, l’image se trouve dans le plan focal image.
- Si l’objet se trouve dans le plan focal objet, l’image est à l’infini
O
F
F’