Optique Géométrique

1
Optique Géométrique
Étude de la trajectoire d’un rayon lumineux
www.photos-of-the-year.com/image/challenge/529/905Abstract_Refraction_green-med.jpg
Notions préliminaires
Vitesse de la Lumière dans le vide: co≡ 299792458 ≈ 3 x108m/s
Pour tout autre milieu, la lumière voyage à une vitesse c< co
Lumière monochromatique = 1 couleur = 1 fréquence …
Lumière blanche (vs. naturelle) = plusieurs fréquences.

2
Notions préliminaires
Le spectre électromagnétique
Notions préliminaires
Types de milieux: Transparent, homogène, isotrope...
La vitesse de la lumière dans un milieu est caractérisée par
l’indice de réfraction du matériau: n = co/ c (qqs exemples)
Plus précisément, l’indice de réfraction dépend de la fréquence
de la lumière: n= n( f ) donc c= c( f ) (Conséquence sur λ)
Pour une fréquence de
509.1 THz, température
de 20oC

3
Notions préliminaires
Le principe n= n( f ) génère l’effet de dispersion.
Notions préliminaires
Milieu d’incidence
Milieu d'émergence
Source
Le milieu d’incidence sera caractérisé
par l’indice de réfraction niou n1
Le milieu d'émergence sera caractérisé
par l’indice de réfraction ntou n2

4
Trajet d’un rayon lumineux
Plusieurs théories pour prédire le trajet: Les équations
de Maxwell de l'électromagnétisme, principes du
moindre action, ...
Nous, nous emprunterons une variante simple,
Le Principe de Fermat (mathématicien du 17esiècle):
Le trajet parcouru par la lumière entre
deux points est toujours celui qui minimise
le temps de parcours.
Trajet d’un rayon lumineux
Le trajet entre deux points
S et O dans un milieu est:
Le trajet d’un faisceau
subissant une réflexion:
Le trajet d’un faisceau
subissant une transmission:
S
O

5
Trajet d’un rayon lumineux
Loi de la Réflexion
θi= θr
Loi de la Réfraction
ni sin(θi)= ntsin(θt)
θiθr
θt
, n1s1= nnsn, angle c. ...
Interfaces Courbes
et
Systèmes optiques
Dioptre
Lentille épaisse et mince
Miroir sphérique