Optique géométrique (révision)

Optique géométrique (révision)
Systèmes centrés
Les conditions de Gauss
L’approximation de Gauss
La définition du foyer objet et du foyer image
La définition des plans focaux objet ou image
La définition de la réalité ou la virtualité d’un objet
Connaître
La définition de la réalité ou la virtualité d’une image
Miroirs
La détermination graphique de la position et de la taille de l’image d’un objet par
un miroir plan
La construction du rayon réfléchi par un miroir plan pour un rayon incident quel-
conque donné
La détermination numérique de la position et de la taille de l’image d’un objet par
un miroir plan
Connaître
Les conditions de réflexion totale et réfraction limite
Appliquer
Savoir déterminer (graphiquement et numériquement) l’image d’un objet par une
association de miroirs à l’aide d’une succession d’images crées par chaque miroir
(télescope)
Formules de conjugaison (position et grandissement) de Descartes pour un miroir
sphérique
Raisonner
Formules de conjugaison (position et grandissement) de Newton pour un miroir
sphérique
Lentilles
Formules de conjugaison (position et grandissement) de Descartes pour une len-
tille mince
Formules de conjugaison (position et grandissement) de Newton pour une lentille
mince
Connaître
La méthode d’autocollimation pour placer une source ponctuelle au foyer objet
d’une lentille mince
Savoir déterminer graphiquement la position et la taille de l’image d’un objet par
une lentille mince donnée (convergente ou divergente)
Savoir construire le rayon émergent d’une lentille mince pour un rayon incident
quelconque donné
Appliquer
Savoir déterminer numériquement la position et la taille de l’image d’un objet par
une lentille mince donnée (convergente ou divergente)
Technique Savoir manipuler les valeurs algébriques des positions et des tailles des images
Instruments d’optique
Savoir déterminer (graphiquement et numériquement) l’image d’un objet par une
association de lentilles minces à l’aide d’une succession d’images crées par cha-
que lentille
Connaître La définition du grossissement

La définition d’un système afocal
Le modèle élémentaire de l’œil
Appliquer Rôle et propriété d’un objectif, d’un oculaire, d’un collimateur

Modèle scalaire de la lumière
Définitions
Le positionnement historique et l’intérêt pratique du modèle scalaire ondulatoire
de la lumière par rapport à la théorie de l’électromagnétisme de Maxwell
La définition de l’indice de réfraction d’un milieu
La définition du chemin optique
La dimension et l’interprétation du chemin optique
La définition des surfaces d’onde dans ce modèle
Connaître
La définition de l’éclairement
Savoir écrire la représentation complexe et l’amplitude complexe d’une onde
Technique
Savoir calculer l’éclairement à partir de l’amplitude complexe
Cas des milieux homogènes
La définition d’un milieu homogène dans ce modèle
La caractéristique d’un rayon lumineux dans un milieu homogène
Le théorème de Malus
La propriétés des rayons d’une onde plane
Connaître l’amplitude complexe d’une onde plane
La réalisation expérimentale d’une onde plane
Connaître
L’effet d’une lentille sur le chemin optique des différents rayons issus d’un même
point objet
Appliquer Exprimer le chemin optique dans un milieu homogène
Raisonner Connaître l’amplitude complexe d’une onde sphérique

Interférences
Interférences à deux ondes
La définition de deux ondes cohérentes ou incohérentes
Le critère de cohérence de deux ondes
La méthode de calcul par les amplitudes complexes de l’éclairement crée par
deux ondes ou davantage
Les définitions de : phase, phase à l’origine, différence de phase, différence de
marche et ordre d’interférence.
L’expression de l’éclairement crée par deux ondes cohérentes
La condition d’interférences constructives (ou destructives) en terme de phase, de
différence de marche ou d’ordre et conséquence sur la nature de la frange corres-
pondante.
La définition et les propriétés du facteur de contraste.
La forme des franges d’interférences crées par deux sources ponctuelles à dis-
tance finie de l’écran d’observation, suivant leur disposition par rapport à celui-
ci.
La définition de l’interfrange des franges rectilignes et son expression dans le cas
« classique » (trous d’Young par exemple)
Connaître
Le calcul de la différence de marche dans le cas de deux ondes planes (sources
ponctuelles à l’infini)
Appliquer Interpréter une variation d’ordre d’interférence en un point par un défilement de
franges et réciproquement.
Réalisation pratique d’interférences en optique
L’incohérence de deux points sources distincts d’une une lampe
Le principe général des dispositifs interférométriques.
La définition de la localisation et de la non localisation des franges.
Connaître
Le lien qualitatif entre largeur spatiale de la source (éventuellement nulle pour
une source ponctuelle) et localisation ou non des franges
Adapter les formules de l’éclairement et de l’interfrange aux cas des interféro-
mètres utilisés en pratique.
Appliquer
Étudier un dispositif interférométrique éclairé par une source ponctuelle située à
distance finie ou infinie.
Technique Déterminer la position des sources secondaires cohérentes crées par un interfé-
romètre à partir d’un point source.
Relier l’incohérence de deux points sources distincts d’une une lampe à la notion
de train d’onde
Définir la longueur de cohérence d’une source comme la longueur moyenne des
trains d’ondes
Interpréter la cohérence de deux ondes en comparant la différence de marche et la
longueur de cohérence.
Raisonner
Connaître le principe du calcul de l’éclairement crée par une source étendue.

Interféromètre de Michelson
La description d’un interféromètre de Michelson réel et le rôle de chaque élément
optique ou mécanique.
La notion de « miroir équivalent ».
Les deux modes de réglage et la nature des franges observées dans ces deux cas.
Le tracé des rayons lumineux dans les deux réglages.
La localisation des franges pour les deux réglages si la source est étendue (pas de
démonstration)
Les conditions d’éclairage des miroirs et de projection des franges sur un écran
pour les deux réglages.
Le calcul et l’expression de la différence de marche en un point de l’écran pour
les deux réglages.
La définition du contact optique et de la teinte plate.
Les techniques expérimentales pour atteindre la position de contact optique quel
que soit le réglage initial de l’interféromètre.
Connaître
L’effet sur les franges de la translation d’un miroir, quel que soit le réglage.
Calculer la relation entre ordre et rayon d’une frange dans le réglage en lame
d’air.
Calculer la relation entre rang et rayon d’une frange dans le réglage en lame
d’air.
Appliquer
Calculer l’interfrange dans le réglage en coin d’air.
Interférences en lumière non monochromatique
Le calcul de l’éclairement crée par un doublet de longueur d’ondes.
La définition des anticoïncidences.
La définition du profil spectral d’une source et du modèle rectangulaire de ce
profil.
L’interprétation qualitative des franges d’interférences obtenues avec une source
de lumière blanche.
La nature de la frange d’ordre zéro pour une source de lumière blanche.
Connaître
La définition du blanc d’ordre supérieur.
Calculer l’éclairement crée par une source à profil spectral rectangulaire.
Appliquer Calculer le facteur de contraste dans le cas d’un doublet de longueur et d’une
source à profil spectral rectangulaire.
Calculer le nombre de franges visibles entre les deux premières anticoïncidences
dans le cas d’une source à profil spectral rectangulaire.
Connaître le principe de la mesure interférométrique de la largeur spectrale d’une
source
Connaître le lien entre largeur spectrale et longueur de cohérence d’une source.
Définir un spectre cannelé.
Raisonner
Calculer le nombre de cannelures visibles dans un spectre cannelé.