Introduction à l`optique
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Introduction à l'optique L. Falco – 19.08.2005 Lumière: Onde ou particule ? - optique ondulatoire -> - optique corpusculaire -> - optique géométrique -> diffraction, interférences effet photo-électrique (interaction avec la matière) notion de rayons lumineux Propagation d'une onde électromagnétique E ( z, t ) = E 0 ⋅ cos( kz − ωt ) c =299792.458 km/s. 21 10 20 10 10 10 10 19 18 17 16 0.1 pm Hz Hz 10 pm Hz 100 pm Hz 1 nm 10 nm Hz Hz 10 14 Hz 10 10 12 11 10 µm 100 µm Hz 1 mm Hz 10 9 Hz 10 10 6 UHF 1m VHF Hz TV 10 m HF Hz 100 m MF Hz 1 km 5 Hz 10 4 Hz 3 Microonde 100 mm 10 10 Radar 10 mm Hz 7 Infrarouge Hz 10 8 400 nm Visible 800 nm 1 µm 10 10 Ultraviolet 100 nm 10 13 Rayons X Hz 15 10 Rayons gamma 1 pm BF 10 km 100 km Hz 1000 km Radio Spectre des ondes électromagnétiques Transparence de l'atmosphère: 10 Longueur d'onde Fréquence Principe des ondelettes d'Huygens Loi de réfraction et de réflexion Rayon incident Normale Rayon réfléchi Plan d'incidence α1 α' 1 Milieu d'indice n α2 Rayon réfracté sin α 1 = α 1 = α '1 n ⋅ sin α 2 Indice de réfraction - dispersion Indice de réfraction Indice de réfraction nd n n =A0 + A2 λ2 + A4 λ4 + ... Dispersion nd − 1 υd = nF − nC nF pour la raie bleue vert de l’hydrogène (λF=486 nm), nd pour la raie jaune du sodium (λd=589 nm), nC pour la raie rouge de l’hydrogène (λF=656 nm). λ Longueur d'onde Verres Schott Déviation du prisme Rayon incident n(λ) Rouge Vert Bleu Lentille Foyer F Lentille Distance focale Lentilles convergentes Biconvexe Plan-convexe Lentilles divergentes Ménisque Biconcave Plan-concave Ménisque Loi des lentilles 1 1 1 = + f p1 p 2 h1 F2 F1 p1 h2 p2 Grandissement: G= h2 p =− 2 h1 p1 Fabrication des lentilles Aberration chromatique Aberrations géométriques Aberration sphérique Coma ∆z y ∆y Courbure de champ Distorsion Calcul de systèmes optiques L'oeil Principales caractéristiques - diamètre de la pupille: 3 mm - diamètre angulaire du disque d'Airy: 1.5' - distance moyenne entre cellule réceptrices:2 - 2.5 µm - champ de vision à haute résolution: 1° - dynamique: 1014. - seuil de détection (entrée dans l'oeil): 100 photons/s Défauts oculaires: Lunette: principe, pupilles et grossissement Objectif Oculaire d1 Oeil d2 a0 a1 Pupille d'entrée Grossissement: f2 f1 G= α1 α0 = f1 f2 = d1 d2 Pupille de sortie Principe du télescope Télescope de Newton Télescope de Cassegrain Télescope de Matsukov Télescope de Schmidt Diffraction Diffraction par une ouverture circulaire Rayon angulaire du premier anneau noir: ϕ0 = 122 . λ 2ρ Pouvoir séparateur d'un objectif Critère de Rayleigh Résolution d’un instrument Polissage du miroir principal Méthode de Foucault Contrôle interférométrique des surfaces Photométrie - Colorimétrie Sensibilité spectrale de l'oeil Sensibilité spectrale des cônes Colorimétrie x= R R +G +B y= V R +G +B Questions? Merci de votre attention !
