OPTIQUE GEOMETRIQUE UNIVERSITE FHB

UNIVERSITE FHB
UFR  Biosciences
Ce cours d'optique géométrique
s’adresse aux étudiants en première
année de licence. Il donne aux
étudiants les notions fondamentales
de l’optique géométrique.
Les conditions de stigmatisme
rigoureux et approché, les formules de
conjugaison des miroirs, des dioptres
ainsi que des lentilles minces sont
abordées.
Octobre 2016
OPTIQUE
GEOMETRIQUE
Dr SORO Adama

Plan du cours d’optique géométrique
CHAPITRE I : LOIS FONDAMENTALES DE L’OPTIQUE GEOMETRIQUE
I –Définition de l’optique géométrique
II – Principe de Fermat
II.1. Chemin optique
II.2. Enoncé du principe de Fermat
III – Conséquences du principe de Fermat
III.1. Définitions
III.2. Propagation rectiligne de la lumière
III.3. Retour inverse de la lumière
IV – Lois de Snell-Descartes
IV.1. Lois de la réflexion
IV.2. Lois de la réfraction
IV. 3. Angle de réfraction limite
IV.4. Réflexion totale
CHAPITRE II : FORMATION DES IMAGES - STIGMATISME & APLANETISME
I - Définitions
I.1. Objet
I.2. Système optique
I.3. Image d’un point
I.4. Caractères réel et virtuel
II – Stigmatisme rigoureux
II.1. Définition
II.2. Condition de stigmatisme rigoureux
III – Stigmatisme approché
III.1. Définition
III.2. Conditions de stigmatisme approché
IV – Aplanétisme
V – Condition de l’approximation de Gauss
CHAPITRE III : MIROIR ET DIOPTRE PLANS

I – Miroir plan
I.1. Définition
I.2. Formules de conjugaison
II – Dioptre plan
II.1. Définition
II.2. Formules de conjugaison
III – Lame à faces parallèles
III.1. Définition
III.2. Marche et déplacement latéral d'un rayon lumineux
III.3. Relations de conjugaison
IV – Prisme
IV.1. Définition
IV.2. Marche d’un rayon et formules du prisme
IV.3. Conditions d’émergence
CHAPITRE IV : DIOPTRE ET MIROIR SPHERIQUES
I – Dioptre sphérique
I.1. Définitions
I.2. Invariant fondamental du dioptre sphérique
I.3. Relation de conjugaison
I.4. Foyers et vergence
I.5. Formules de Newton et grandissement transversal
II – Miroir sphérique
I.1. Définitions
I.2. Stigmatisme du miroir sphérique
I.3. Formules de Descartes du miroir sphérique
I.4. Foyers et formule de Newton
I.5. Convergence du miroir sphérique
I.6. Quelques constructions d'images
CHAPITRE V : LENTILLES MINCES
I  Classification des lentilles
I.1.Lentilles convergentes
I.2. Lentilles divergentes
II – Conditions de minceur d’une lentille et représentation conventionnelle
des lentilles minces

II.1. Conditions de minceur d'une lentille
II.1. Représentation conventionnelle des lentilles minces
III  Tracé d'objet et d'image
III.1. Rayons remarquables
III.2. Construction de l'image d'un objet
III.3. Tracé d'un rayon quelconque
IV – Formules des lentilles minces
V.1. Formule de Newton
V.2. Formule de Descartes
V  Puissance d'une lentille mince

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Chapitre I
Lois fondamentales de l’optique géométrique
I –DEFINITION DE L’OPTIQUE GEOMETRIQUE
L’Optique est la branche de la physique qui étudie tout ce qui concerne la lumière et
les phénomènes analogues, même lorsque ces phénomènes ne sont pas détectables
par l’être humain.
On distingue l’optique géométrique dans laquelle il n’est fait aucune hypothèse
concernant la nature ondulatoire de la lumière, et qui s’appuie sur quelques
principes et lois simples utilisant la notion de rayons lumineux et l’optique physique
dans laquelle on prend en compte la nature ondulatoire de la lumière.
L’optique géométrique a pour but de caractériser la propagation de la lumière en
utilisant uniquement des constructions géométriques. On peut alors considérer que
l’énergie transportée par la lumière se propage suivant des courbes appelées rayons
lumineux.
II – PRINCIPE DE FERMAT
II.1. Chemin optique
Soient deux points A et A’ situés sur le même rayon lumineux. Soit un élément d’arc
ds compté sur ce rayon lumineux et soit n l’indice de réfraction du milieu de
propagation au voisinage de ds.
A
A’
dS
n
On appelle chemin optique entre A et A’, notée LAA’ ou (AA’) : (AA’) =
'A
AndS