Fiche Opt5 : Instruments d`optique 1

PCSI
Physique
Fiche Opt5 : Instruments d’optique
1
Performances d’un instrument d’optique
Grandissement (transversal) : γ =
A0 B 0
AB
0
Grossissement (angulaire) : G = | θθ |
0
θ∞
Puissance intrinsèque : Pi = | AB
|
2
L’oeil
L’œil peut être modélisé par une lentille mince convergente de distance focale variable (le cristallin)
accompagnée d’un diaphragme (pupille et iris) et d’un écran (la rétine).
Pour un œil normal ou emmétrope, un point infiniment élogné se forme sans accomoder sur la rétine :
c’est son ponctum remotum.
En accomodant, (c’est à dire en bombant le cristallin), l’œil diminue sa distance focale et peut former
l’image sur la rétine d’objets jusqu’au punctum proximum (dm = 15 cm pour un œil émmetrope).
3
La loupe
La loupe est une lentille mince convergente qui donne d’un objet placé entre son plan focal objet et
son dioptre d’entrée, une image virtuelle droite et agrandie ce qui augmente le pouvoir séparateur
de l’oeil.
Elle permet une vision sans accomodation si l’objet est placé dans le plan focal objet de la loupe.
C’est aussi le rôle des oculaires de tout instrument d’optique.
4
Les lunettes
Les lunettes sont composées d’une lentille convergente(objectif ), d’un réticule et d’une deuxième
lentille (oculaire).
Le réticule est dans le plan de l’image intermédiaire, c’est à dire le plan focal objet de l’oculaire
pour permettre une observation sans fatigue.
4.1
Lunette de visée à l’infini
La lunette de visée à l’infini correspond au cas où le doublet est afocal.
A∞ −→ F10 ≡ F2 −→ A0 ∞
La lunette autocollimatrice est une variante de lunette de visée à l’infini, dont le réglage se fait par
autocollimation à l’aide d’une source de lumière secondaire intégrée à la lunette et d’un miroir plan.
4.2
Viseur à frontale fixe
Le viseur correspond au cas où le doublet est focal.
Le viseur à frontale fixe permet l’observation d’objets dans un plan situé à distance fixe de l’instrument. Ce plan d’observation est le plan focal objet du doublet.
A ≡ F −→ Ai ≡ F2 −→ A0 ∞
1
PCSI
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Physique
Le collimateur
Le collimateur est une lentille convergente dans le plan focal objet de laquelle on a placé un objet
lumineux.
Il permet donc de former un objet virtuel à l’infini.
6
La projection d’images
On peut projeter l’image agrandie d’un objet en utilisant une lentille convergente (f 0 > 0), un écran
distant de l’objet de D > 4f 0 et en choisissant des deux positions de la lentille celle la plus proche (D)
de l’objet.
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Le goniomètre à prisme
Les relations géométriques fondamentales dans le prisme (A, n) sont :
D = i0 + i − A
A = r0 + r
sin i = n sin r
(D)
sin i0 = n sin r0
Pour que les rayons incidents sur le prisme émergent, il faut que l’incidence soit assez élevée. Elle
doit dépasser i0 :
(D)
1
i0 = arcsin(n sin(arcsin A − ))
n
Le goniomètre est appareil destiné à la mesure d’angles.
Il comprend un collimateur, une plateforme mobile (destinée à recevoir un système dispersif comme
un prisme), et une lunette de visée à l’infini.
La mesure du minimum de déviation Dm pour une radiation donnée λ de la source lumineuse étudiée (D)
permet de déterminer l’indice n(λ) correspondant.
n(λ) =
sin Dm2+A
sin A2
2