optique image -sont -aussi
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UE3 Bases physiques des méthodes d’exploration Le domaine de l’optique Chapitre 1 : Principes de l’Optique géométrique Christine CÉZARD PACES 2016 – 2017 temps de propagation de A à D sur la figure : A A B B C D Temps de parcours minimal entre A et B ? C D Fig. 6.3.: Chemin opn1 n2 n3 tique ABCD Fig. 6.3.: Chemin opnLe1 temps de propagation n2 n3 A ABCD tique de ABCD de A à D le long du trajet la figure ?? vaut AB de BC BCABCD CDde Le temps de propagation A à D CD le long AB du trajet I la figure ?? vaut : Tp = + + = air+ + v1 v2 v3 c/n c/n0 c/n00 AB BC CD AB ⇤ BC 1 + CD Tp == 1 ⇥nAB + ++ = + 0 vc1 v2 n BC v3 + n”CD c/neau= c/nc0`optique c/n00[ABCD] . B ⇤ 1⇥ 1 nAB + n0 BC + de n”CD = le `optique [ABCD] . Le chemin optique = `optique permet ainsi calculer c c temps de propagation le long trajet considéré. Le chemin `optique permetlaainsi dede calculer temps varie de propagation Le long optique d’un rayon lumineux, phase l’onde le associée et l’on a : le long trajet considéré. ! de l’onde associée varie et l’on a : Le long d’un rayonde lumineux, phase variation la phase la '= ( variation du chemin optique `optique ) c Optique (2) ! variation de la phase ' = des ( variation du chemin optique `optique ) Il est parfois nécessaire d’ajouter c déphasages dans certains cas : – Un déphasage de ⇡ pour une réflexion sur un miroir Il–est nécessaire d’ajouter des déphasages dans certains cas : est plus faibl Unparfois déphasage de ⇡ pour une réflexion sur un milieu dont l’indice –– Un uneleréflexion sur un Undéphasage déphasagede de⇡⇡pour lorsque rayon passe parmiroir un foyer réel. – Un déphasage de ⇡ pour une réflexion sur un milieu dont l’indice est plus faible boîte (figure 1.8).as the amount of stress on the plastic, so different collight as well ors are seen at different locations on the plastic. oeil oeil rayon lumineux émis Test Questions rayonYour lumineuxUnderstanding émis par la pièce de monnaie par la pièce de monnaie 33.1 Answer: (iii) The waves go farther in the y-direction in a given amount of time than in the other directions, so the wave eau air fronts are elongated in the y-direction. 33.2 Answers: (a) (ii), (b) (iii) As shown in the figure, light rays coming from the fish bend away from the normal when they pass from the 1nen = 1.332 = 1.002. As a result, the (a) water observation absence d’eauinto the air 1n (b) observation en présence d’eau Figure 1.8 – Boîte contenant une pièce de monnaie You Air Observation : la pièce est devenue visible pour tous les observateurs. Explication : lorsque les rayons lumineux traversent la surface de séparation entre l’eau et Apparent l’air, ils subissent un brusque changement de direction : la lumière est réfractée ! position of fish Expérience 1.4.2 Dirigeons Waterun faisceau laser obliquement vers la surface de l’eau contenue dans une cuve aux parois transparentes (figure 1.9). Actual position of fish ucrit = ua = total i 33.5 A high-r since front to the 33.7 kinds that s air, m more the w towar the di Brid Answ Snell-Descartes 35 les lois de = n sin r1 . Comme ngle émerassait direcice absolu me indice. n’est pas ontre que, te avec le nce, il est allons calut écrire : AD e = AB AB i n11 A r n2 C i -- r δ n11 D B i Figure 2.17 • Étude du rayon réfracté par une lame à faces parallèles. Présentation n Relations fondamentales du prisme n’ at 410 nm (violet light). Find the dispersion ∆of the slab, which is defined as the difference in the angles of A refraction for the two wavelengths. Dm = 2i 32. The index of refraction for violet light in silica flint i i glass is 1.66 and that for red light is 1.62. What is the A2 A2 angular dispersion of visible light passing through an equilateral prism of apex angle 60.0° if the angle of incidence is 50.0°? (See Fig. P22.32.) m m Deviation of Fig. 2.4 – Cheminement d’un rayon lumineux à travers un prism ± urbe de variation de la déviation avec l’angle d’incidence. A = 60 , n = 1,5. redpar light tion : la figure est symétrique rapport à ¢, plan bissecteur du Visible tion de D en fonction de i : minimum de déviation R lightde l’angle d’incidence i, on obtient la courbe ace l’évolution de D en fonction – L’aspect relativement “plat” de la courbe D(i) autour de O r la figure 2.3. On constate que lorque i varie de i0 à º/2, D décroît, passe par source l’accumulation de lumière dans Dm puis augmente. Ce minimum se produit quand i = i0 =polychromatique, im = (Dm + A)/2. Y mum de déviation, nous avons donc i = i0 = est im etàr l’origine = r0 = rm ; dans ces formation de l’arc-en-ciel de la (cf. TP). G formules du prisme deviennent Angular n £ sin rm , spread de Dispersion A, 3 sin im = 2rm = Dm = 2im ° A. la B V lumière Screen Sens de la lumière ou sens positif n1 rayons incidents Système rayons émergents n2 optique objet + image Axe optique :axe de symétrie du système. Tout élément qui n’est pas dans le bon espace est dit virtuel et rayon émergent,objet face d’entrée face avant de sortie du système eyonenincident deux : l’espace situéeten re de la face de sortie. Pour un miroir, Systèmes dioptriques quement confondus. - aut toujours se référer au sens de propagation de la face d’entrée, l’espace image situ l’espace objet et l’espace image sont Systèmes catoptriques et catadioptriques Pour définir l’espace objet et l’espac de la lumière. 1.5 Réalité et virtualité a) Faisceau lumineux ée, alors qu’un rayon émergent quitte la Figure 4-2 : Trajet d’un rayon lumineux dans un système dioptrique Un rayon incident se dirige vers la fa de rayon sortie. Figure 4-3face : Trajet d’un lumineux dans un système catoptrique ou catadioptri A A Systèmes catoptriques et catadioptriques Figure 9.3 Faisceau divergent. Figure 9.2 Faisceau convergent. ′ estvirtuel. pas situé dans l’espace est un A objet image, A′ est une imageobjet, réelle.ASinon, une image virtuelle. Les quatre cas possibles l’espace De laetmême façon, le faisceau sur émergent converge A′ de en d’objet d’image sontsirécapitulés les figures 9.5 à vers 9.8. un Onpoint représente pointillés ′ ′ A est unedes image réelle.car Sinon, est une image virtuelle. Lestrajets quatreréellement cas possiblessuivis les image, prolongement rayons ils neAcorrespondent pas à des et d’image sont récapitulés sur les figures 9.5 à 9.8. On représente en pointillés pasd’objet la lumière. les prolongement des rayons car ils ne correspondent pas à des trajets réellement suivis pas la lumière. A S Objet réel A Image réelle © Dunod – La photocopie non autorisée est un délit Figure 9.5 Objet réel - Image réelle. Dunod – La photocopie non autorisée est un délit A A′ A′ A Figure 9.5 Objet réel - Image réelle. Objet réel Image virtuelle S A′ S AA S A′ SS AA′ ′ Figure 9.7 Objet réel - Image virtuelle. Figure 9.7 Objet réel - Image virtuelle. Objet virtuel Image réelle Figure 9.6 Objet virtuel - Image réelle. Figure 9.6 Objet virtuel - Image réelle. SS A A A′ A′ Objet virtuel Image virtuelle Figure 9.8 Objet virtuel - Image virtuelle. Figure 9.8 Objet virtuel - Image virtuelle. Pratiquement, l’objet est réel si on peut le toucher, l’image est réelle si on peut la recueillir Pratiquement, l’objet est réel si onsystème peut leoptique. toucher, l’image est réelle si on peut la recueillir sur un écran sans utiliser un autre © Dunod – La photocopie non autorisée est un délit. que, l’espace « image virtuelle » est en (figure 4.25a), ces deux positions étant ère. age virtuelle » est en avant et l’espace 5b). n avant et l’espace « objet virtuel » est en Sens de propagation de la lumière Objet réel Image réelle Système optique catadioptrique Objet virtuel Image virtuelle Sens de propagation de la lumière Objet réel Image virtuelle Avant Système optique dioptrique Objet virtuel Image réelle Arrière Figure 4.25b • Définition de l’espace réel et de l’espace virtuel pour l’objet et l’image Avant Arrière Figure 4.25a • Définition de l’espace réel et de l’espace virtuel pour l’objet et l’image d’un système optique catadioptrique. A A A’ A’ Chapitre 10 – Stigmatisme et aplanétisme. Dioptres et miroirs Chapitre 10 – Stigmatisme et aplanétisme. Dioptres et miroirs foyer image S S F′ foyer objet F′ F F S S onfondu avec H et N’ est confondu avec H’. Ce qui est le cas pour la plupart des systèmes ues centrés usuels. Eléments cardinaux d’un système centré Les foyers, plans focaux, plans et points principaux et points nodaux constituent les éléments naux du système. On montrera dans la suite que les propriétés des éléments cardinaux ettent de construire les trajets des rayons lumineux et de déterminer les positions des points ugués, dans l’espace objet et dans l’espace image, en ignorant les surfaces et milieux réels du ème. Ils simplifient ainsi considérablement ces opérations dans les cas où on a affaire à des èmes complexes, comportant un nombre élevé de surfaces. Remarque : Pour une lentille mince dans l’air les points principaux et nodaux sont confondus le centre optique O de la lentille et les plans focaux sont symétriques par rapport à O.
