chapitre 3 optique Fichier

Bilan du chapitre précédent
(cf questions de révisions:)
1) Définitions:
Objet (réel/virtuel)
Image (réelle/virtuelle)
Foyer principal objet
Foyer principal image
Foyer secondaire objet
Foyer secondaire image
2) Mesures algébriques (pour pouvoir appliquer les relations de
conjugaison)
Que signifie f <0 ? f’<0 ? OA<0 ? OA’<0 ?
3) Tracer les rayons (pour pouvoir construire une image)
Rayon incident: trait plein jusqu’à la lentille, pointillé ensuite
Rayon émergent: trait pointillé jusqu’à la lentille, plein ensuite
3 Rayons particuliers?
4) Très utile:
Pour déplacer une image vers la droite il faut déplacer l’objet vers la droite.
http://www.sciences.univ-nantes.fr/sites/genevieve_tulloue/optiqueGeo/Index_Optique.html
1
Chap. IV : INSTRUMENTS
= ASSOCIATION DE LENTILLES MINCES + MIROIRS
0 – Miroirs :
Cas particulier du miroir plan :
Que voit l’œil ????
http://www.sciences.univ-nantes.fr/sites/genevieve_tulloue/optiqueGeo/miroirs/miroir_plan.html
2
Cas particulier du miroir plan :
Obs : http://www.sciences.univ-nantes.fr/sites/genevieve_tulloue/optiqueGeo/miroirs/miroir_plan.html
(faisceau)
Démo: Mq que A’ sym de A/miroir
J
I
A
A’
H
Qu’est ce qu’on cherche???
Qu’est ce qu’on sait ???
Schéma (avec paramétrisation) ???
 A ’?
 angle(I A’ A ) ?
 HA’ ?
A
’ symétrique de A / miroir
vrai  I 
stigmatisme rigoureux
Conclusions :
- stigmatisme rigoureux A
- A, A ’ : symétriques /miroir
- A réel --> A ’ virtuel
- A virtuel --> A ’ réel
- Attention: la lumière change de sens de propagation!
3
Chap. IV : INSTRUMENTS
= ASSOCIATION DE LENTILLES MINCES + miroirs)
I – Généralités :
plusieurs lentilles … parfois une dizaine!!
Pb très complexes?
Qu’est ce qui reste valable?
Cf chapitre II:
a) Stigmatisme???
(Approché dans les conditions de Gauss)
 Limite le pouvoir de résolution (capacité à distinguer les détails)
b) Foyers:
Foyer image : F’ : C’est l’image d’un objet à l’ ∞ sur l’axe.
Ts les rayons incidents ║ axe se croisent en F’
Foyer objet : F: c’est le point dont l’image est à l’ ∞ sur l’axe.
Ts les rayons issus de F ressortent ║ axe
4
c – Centre optique ???
(Point tel que le rayon ne soit pas dévié)
- Si les lentilles minces sont accolées , alors O1=O2=… =O centre optique du système
- MAIS en général il n’existe pas de rayon non dévié par le système
donc on ne peut pas définir de centre optique
alors : on a défini les foyers
on ne peut pas définir de « distance focale » ?
(entre quels points ?)
(il faudrait définir d’autres éléments cardinaux, les points principaux.)
… pas au programme …
Du coup on ne peut pas définir de relation de conjugaison pour le système
 Méthode : décomposer le système complexe en systèmes simples!
A  A1  A2  A3  …  A’
5
II Association de 2 lentilles minces
1 – Généralités :
- = doublet
- définition : ensemble de 2 lentilles minces, de même axe optique
- intérêt : correction des aberrations , diminution de l’encombrement …
- exemple :
L1
F1
L2
F’1
O1
F2
F’2
O2
6
2 – Méthode :
décomposer le système complexe en systèmes simples!
(pour l’épure pour pour les calcul)
A  A1  A2  A3  …  A’
B
F1
A
F’1
F2
O1
A1
O2
F’2
B1
B
F1
A
F’1
F2
O1
A’
O2
A1
F’2
B’
B1
7
3 – Cas particulier 1: doublet afocal
∞  F’1 = F2  ∞
F2
Ftotal = ∞
F’1
F1
F’total = ∞
F2
Ftotal = ∞
F’2
F’2
F’1
F1
???
𝑓2 ′
=
=−
?
?
?
𝑓1 ′
𝐴𝐵
𝐴′ 𝐵′
F’total = ∞
8
3 – Cas particulier 2 : Lentilles accolées
O1O2 = 0 donc O1=O2
A  A’  A’’
Simple addition des relations de conjugaison :
????? et
?????
1 1 1
f' f1' f2'
⇔ lentille mince unique
si et seulement si les lentilles sont collées
Dans ce cas TRES PARTICULIER, on somme simplement les inverses des distances focales!
C’est le seul cas où on peut parler de distance focale pour le doublet
9
5 – Notion de grossissement:
a) Largeur angulaire : q
Observateur en O regarde AB,
θ est l’angle sous lequel l’observateur voit AB
(Rq: q_lune = q_soleil =0,5°)
a) Grossissement : G =
𝜽′
𝜽
≠ Grandissement!!
Ex ici:
A travers un système optique AB A’B’
θ’ est l’angle sous lequel l’observateur voit A’B’
6 – Divers instruments:
Rien à savoir de spécifique sur les instruments: appliquer la méthode du II.2
= bien connaitre chapitre 2!
Lire le poly en tachant de comprendre (et non apprendre).
Exemple :
1) Qu’est ce que cela veut dire???
2) Pouvez vous justifier ???
11
III Etude de l’oeil
1 – Modèle de l’Œil
Œil réel :
- œil ~ système optique centré
Humeur aqueuse
cristallin
Cornée
F’
rétine
F
iris
17 mm
Humeur vitrée
6 mm
17 mm
12
Œil modélisé :
4 dioptres : entrée/sortie de la cornée
entrée/sortie du cristallin
Modélisé par une LENTILLE
Humeur aqueuse
cristallin
Cornée
F’
F
rétine
1 Ecran
1 diaphragme
iris
17 mm
Humeur vitrée
6 mm
17 mm
13
Modèle simple:
On assimile l’œil à une lentille convergente
1
1
F’
F
écran
Distance lentille – écran fixe = 16.9 mm
Distance focale f’ variable ≤ 16.9 mm
14
2 - Accommodation :
Cristallin
Maxi
a - Principe :
- récepteur fixe (rétine) + objet mobile
modification de la distance focale
Au repos
- mécanisme :
modification des rayons de courbure par les muscles de l’œil
(+ bombé= +convergent)
Au repos f’=f’0=16.9 mm : l’œil voit net à l’
SI l’objet est + près:
l’oeil accommode f’ < f’0 (La vergence augmente, l’œil est plus convergent)
15
b - Limites :
Œil au repos: (moins convergent) voit net le pR (punctum Remotum)
= loin
Œil contracté au maximum: (plus convergent) voit net le pP
(punctum Proximum)= proche
pR
pP
Ponctum proximum
Ponctum remotum
Personne avec vision « normale » : pR à l’  pP à ~25 cm
(augmente avec l'âge)
16
c - Défauts de l ’œil :
- œil myope : (trop convergent)
Au repos, l’image de l’infini se forme ????? la lentille.
Le pR est ??????????????, et le pP est ????????????
On corrige avec une lentille ???????
- œil hypermétrope : (pas assez convergent)
Au repos, l’image de l’infini se forme ????????????? la lentille.
Le pR est ??????????????? et le pP est ????????????????????
Un œil hypermétrope n’est donc jamais ??????????!
On corrige avec une lentille ??????????????
17
c - Défauts de l ’œil :
- œil myope : (trop convergent)
Au repos, l’image de l’infini se forme AVANT la lentille.
Le pR est à distance finie, et le pP est plus proche que 25 cm
On corrige avec une lentille divergente.
- œil hypermétrope : (pas assez convergent)
Au repos, l’image de l’infini se forme APRES la lentille.
Le pR est virtuel, et le pP est plus loin que 25 cm.
Un œil hypermétrope n’est donc jamais au repos!
On corrige avec une lentille convergente.
18
c - Défauts de l ’œil :
- œil astigmate
Asymétrie de l’oeil
On corrige avec une lentille asymétrique.
- œil presbyte (=vieux et fatigué!)
L’œil n’arrive plus à accommoder: pas de pb pour voir de loin, mais pb de près!
On corrige avec une lentille convergente pour la vision de près
(ou verres multifocaux)
19
IV Aberrations cf TPT:
L’image d’un point n’est pas exactement un point
Limite le pouvoir de résolution
1) Aberration chromatique longitudinale
Cas objet à l’infini:
20
Pas d’image ponctuelle en lumière blanche !
21
22
2) Aberration géométrique
23