Chapitre 0

Eléments d’optique géométrique
Evelyne Daubie
Année académique 2005−2006

Table des matières
1. Généralités
1.1 Bref historique
1.2 Quelques définitions
1.3 Concept de rayons et faisceaux lumineux
1.4 Indice de réfraction d=un milieu
1.5 Sources de lumière EXERCICES
2. Lois de la réflexion et de la réfraction de la lumière
2.1 Définitions
2.2 Chemin optique & Principe de Fermat
2.3 Loi du retour inverse
2.4 Propagation rectiligne de la lumière
2.5 Etablissement de la loi de la réflexion
2.6 Etablissement de la loi de la réfraction
2.7 Angle limite et réflexion totale
2.8 Passage d=une lumière par un prisme
2.9 Applications EXERCICES
3. Les Miroirs
3.1 Généralités & définitions
3.2 Miroir plan
3.3 Miroir sphérique concave : source ponctuelle
3.4 Miroir sphérique convexe : source ponctuelle
3.5 Convention de signes
3.6 Foyers
3.7 Construction de l'image d'un objet non ponctuel
3.8 Grandissement linéaire (ou latéral)
3.9 Défauts des miroirs : aberration de sphéricité
3.10 Miroirs paraboliques EXERCICES
4. Dioptres et lentilles
4.1 Réfraction par un dioptre sphérique : source ponctuelle
4.2 Conventions de signes (dioptres)
4.3 Dioptre plan
4.4 Lentilles : généralités
4.5 Lentille mince
4.6 Conventions de signes (lentilles minces)
4.7 Foyers
4.8 Construction de l'image d’un objet étendu (lentille mince)
4.9 Grandissement linéaire (ou latéral)
4.10 Miroirs et lentilles minces : résumé
4.11 Lentille épaisse : Plans principaux & construction d'une image
4.12 Association de lentilles minces
4.13 Aberrations géométriques et chromatiques EXERCICES
5. Oeil & instruments d=optique
5.1 Introduction
5.2 L’œil : description, accommodation & pouvoir séparateur
5.3 L’œil : défauts & corrections
5.4 Loupe & oculaire
5.5 Microscope
5.6 Lunettes astronomiques
5.7 Autres instruments EXERCICES

Références
[OP] O. Pingot, notes de cours d'optique géométrique
[PSSC] U. Haber-Schaim, J. B. Cross, J. H. Dodge, J.A. Walter et P. Tougas, Physique PSSC,
3ième édition, Centre Educatif et Culturel Inc., 1974
[JF] J. Franeau, Physique, 3ième édition, Lielens - Editeur Bruxelles, tome premier, 1978
[VDV] A. Van De Vorst, Introduction à la physique, 2e édition, DeBoeck Université, 1997
[RH] R. Resnick et D. Halliday, Physique, Editions du Renouveau Pédagogique, vol.3 Ondes,
optique et physique moderne, 1980
[SJG] H. Stöcker, F. Jundt et G. Guillaume, Toute la physique, Dunod, Paris, 1999
[TIP] P.A. Tipler, Physics for Scientists and Engineers, fourth edition, W.H. Freeman and
Company, 1999
site amusant sur la lumière
http://www-stud.enst.fr/~vercken/couleurs/couleur.html

Rappels mathématiques
β
π/2 α
b
h
a
Triangle rectangle :
h2 = a2 +b2
a = b tgα a = b cotgβ
a = h sinα a = h cosβ
β α
γ
Triangle quelconque :
Somme des 3 angles = 180° = π
Ö Angle extérieur = somme des 2 angles
intérieurs non adjacents : γ = α + β
Angles égaux : Angles petits :
α
αα
α
<
<→ ≈ ≈sin tg
 angles à côtés parallèles ªvaleur en radians !
 angles à côtés perpendiculaires
 angles alternes – internes
 angles opposés par le sommet
Triangles semblables : l'un est l'agrandissement de l'autre Ö différents cas
- si 2 (→ 3) angles égaux
Ö les côtés correspondants sont proportionnels
Proportions algébriques
a
bc dac bd ac bd
==
−
−=+
+
θ
R s
Cercle : circonférence = 2 π R
Ö s = θ[rad] R
arc de cercle = angle sous-tendu × rayon
tg
α
sin
cos
Cercle Trigonométrique : cos sinα
π
α=−
F
H
GI
K
J
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