module 3.2 Fichier

Physique des ondes
Module 3,2
Optique géométrique
Surfaces planes
par Michel Perrault
Optique géométrique:
L’optique géométrique a pour but
d’établir les caractéristiques de la
trajectoire emprunté par les
rayons lumineux.
par Michel Perrault
Indice de réfraction:
c=λf
f = cte.
ε : permittivité électrique
µ : perméabilité magnétique
1
c=
ε µ
co =
co
n=
c
1
ε o µo
n ≥1
Vitesse de propagation
dans le milieu.
Vitesse de propagation
dans le vide.
Indice de réfraction.
par Michel Perrault
Indice de réfraction:
par Michel Perrault
Indice de réfraction:
L’indice dépend
de la longueur d’onde.
c = c (λ )
co
= n (λ )
c (λ )
par Michel Perrault
Principe de Huygens
Tout les points d’un front d’onde peuvent être
considérés comme des sources ponctuelles
d’onde sphériques secondaires ( ondelettes )se
propageant de façon radiale à des vitesses
caractéristiques de la propagation des ondes
dans le milieu considéré.
par Michel Perrault
Loi de la réfraction:
( Snell-Descartes )
Un rayon lumineux
incident à une
interface entre deux
milieux se sépare en
deux nouveaux
rayons: un rayon
réfléchi et un rayon
réfracté (transmis).
par Michel Perrault
Loi de la réfraction:
Le rayon réfléchi.
AB = AB
BD
AD '
=
sin (θ i ) sin (θ r )
ci t
ci t
=
sin (θ i ) sin (θ r )
sin (θ i ) = sin (θ r )
θ i =θ r
par Michel Perrault
Loi de la réfraction:
Le rayon réfracté.
AB = AB
BD
AD '
=
sin (θ i ) sin (θ t )
ci t
ct t
=
sin (θ i ) sin (θ t )
ci sin (θ t ) = ct sin (θ i )
ni =
co
c
et nt = o
ci
ct
co
co
sin (θ t ) = si n (θ i )
ni
nt
ni sin (θi ) = nt s in (θ t )
par Michel Perrault
Principe de Fermat:
Un rayon lumineux se propageant
entre deux points emprunte le
chemin ( LCO: longueur de chemin
optique) qui correspond au temps de
parcours minimum.
par Michel Perrault
Principe de Fermat:
Un rayon lumineux se propageant
entre deux points emprunte le
chemin ( LCO: longueur de chemin
optique) qui correspond au temps de
parcours minimum.
par Michel Perrault
Exemple de l’application du principe de Fermat:
par Michel Perrault
Exemple de l’application du principe de Fermat:
Air froid
Image réelle
Air chaud
Image apparente
par Michel Perrault
Profondeur apparente:
AB = y tan (θ i ) = y ' tan (θ t )
ni sin (θ i ) − nt sin (θ t ) = 0
y ' nt cos (θ t )
=
y
ni cos (θ i )
si θ i et θ t <<1
⇒ cos (θ i ) ≈ cos (θ t ) ≈1
y ' nt
=
y
ni
par Michel Perrault
Réflexion totale interne:
θi > θc
sin (θ c )
ci
=
ct
ci nt
=
ct
ni
sin (θ c )
nt
=
ni
par Michel Perrault
Plaques à faces parallèles:
Un rayon lumineux qui se propage dans un
milieu est dévié en entrant dans un nouveau
milieu et subit la déviation inverse en
ressortant dans un milieu de même indice
que son milieu d’origine. Le rayon ne subit
alors qu’un déplacement latéral.
Un rayon lumineux qui traverse plusieurs
plaques ne seras dévié qu’en fonction des
indices du milieu incident initial et du
milieu réfracté final.
n1 sin (θ i ) = n f sin (θ t )
n1 = n f
θi = θt
par Michel Perrault
Plaques à faces parallèles:
Un rayon lumineux qui se propage
dans un milieu est dévié en entrant
dans un nouveau milieu et subit la
déviation inverse en ressortant dans un
milieu de même indice que son milieu
d’origine. Le rayon ne subit alors
qu’un déplacement latéral.
Un rayon lumineux qui traverse
plusieurs plaques ne seras dévié qu’en
fonction des indices du milieu incident
initial et du milieu réfracté final.
θ rn = θ rn−1
par Michel Perrault
Production de l’arc en ciel:
Réflexion interne dans les gouttelettes d’eau:
par Michel Perrault
Réflexion
Cohérence du front d’onde.
Spéculaire
Surface lisse
Diffuse
Surface agitée
par Michel Perrault
Le mirage:
par Michel Perrault