conceptualisation et terminologie les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · le...
TRANSCRIPT
![Page 1: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/1.jpg)
Notions de base de l’optique Conceptualisation et terminologie
Les lentilles, les miroirs et leurs propriétés
Quelques grandeurs géométriques
![Page 2: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/2.jpg)
LES OBJECTIFS
Au terme de cette présentation, le participant pourra : Expliquer les principes de l’optique géométrique
fondés sur la notion de rayons de lumière.
Tracer la trajectoire des rayons de lumière passant par les outils de l’optique.
Décrire les concepts et les grandeurs algébriques en optique géométrique.
Illustrer les aberrations optiques les plus courantes.
![Page 3: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/3.jpg)
OPTIQUE GÉOMÉTRIQUE
L’optique géométrique est la science de la domestication de la lumière.
Fondée sur l’idée de rayon de lumière.
![Page 4: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/4.jpg)
OPTIQUE GÉOMÉTRIQUE
Fondée sur l’idée de rayon de lumière.
Postulat la lumière se déplace en ligne droite.
Caméra obscura
Sténopé
![Page 5: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/5.jpg)
OPTIQUE GÉOMÉTRIQUE
Ses moyens de contrainte sont :
Les lentilles qui utilisent la propriété de la réfraction.
Les miroirs qui utilisent la propriété de la réflexion. transparent
opaque
![Page 6: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/6.jpg)
LES LENTILLES
Une lentille est un appareil qui sert à casser les rayons de lumière.
Une lentille sert à construire des images. En tirant profit des propriétés de la réfraction, la
lentille contraint la lumière à suivre un parcours déterminé.
lentille divergente
![Page 7: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/7.jpg)
LES LENTILLES
Conceptualisation et terminologie
r
r = rayon de courbure de la lentille
Construction d’une lentille convergente qui fait
converger les rayons lumineux vers l’axe optique.
r
![Page 8: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/8.jpg)
LES LENTILLES
Conceptualisation et terminologie
Une lentille convergente est plus épaisse
en son centre qu’à sa périphérie.
![Page 9: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/9.jpg)
LES LENTILLES
Conceptualisation et terminologie
Cette lentille convergente est un dioptre à surface biconvexe.
![Page 10: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/10.jpg)
LES LENTILLES
Conceptualisation et terminologie
θi θr n1sinθi = n2sinθr
Ici, n1< n2 θr2
Cette lentille convergente est un dioptre à surface biconvexe.
Loi de Snell-Descartes
n1
n1 n2
![Page 11: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/11.jpg)
LES LENTILLES
Conceptualisation et terminologie
Objet à l’infini rayons parallèles
Source primaire
Rayons incidents
Rayons émergents
![Page 12: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/12.jpg)
LES LENTILLES
Conceptualisation et terminologie
F’ = foyer image de la lentille
F’
![Page 13: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/13.jpg)
LES LENTILLES
Conceptualisation et terminologie
F’ o
o = centre optique de la lentille
- + = axe optique orienté (grandeur algébrique)
Axe de la lentille
- +
x
y
![Page 14: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/14.jpg)
LES LENTILLES
Conceptualisation et terminologie
f’
o
o = centre optique de la lentille
f = f’ = distance focale de la lentille
F= foyer objet de la lentille
F
Rayon incident Rayon émergent
Axe optique
F’
f
![Page 15: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/15.jpg)
LES LENTILLES
Image réelle = La lumière passe par le foyer principal.
Il y a de l’énergie au site de l’image.
≅r
𝟐(𝒏 − 𝟏) F’
F’
![Page 16: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/16.jpg)
LES LENTILLES
Les types de lentilles
Biconvexe Plano- convexe
Ménisque positif
Ménisque négatif
Plano- concave
Biconcave
Convergentes Divergentes
![Page 17: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/17.jpg)
LENTILLE CONVERGENTE BICONVEXE
Deux lois :
1. Des rayons incidents parallèles à l’axe optique se croisent au plan focal.
2. Un rayon incident passant par le centre d’une lentille n’est pas dévié.
Plan focal Objet à l’infini
![Page 18: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/18.jpg)
LENTILLE CONVERGENTE BICONVEXE
Deux lois :
1. Des rayons incidents parallèles à l’axe optique se croisent au plan focal.
2. Un rayon incident passant par le centre d’une lentille n’est pas dévié.
Plan focal Objet à l’infini
![Page 19: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/19.jpg)
LENTILLE CONVERGENTE BICONVEXE
Deux lois :
1. Des rayons incidents parallèles à l’axe optique se croisent au plan focal.
2. Un rayon incident passant par le centre d’une lentille n’est pas dévié.
? Tracer un rayon Plan focal
![Page 20: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/20.jpg)
LENTILLE CONVERGENTE BICONVEXE
Source secondaire
![Page 21: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/21.jpg)
LENTILLE CONVERGENTE BICONVEXE
F’
F Objet
Image réelle
![Page 22: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/22.jpg)
LENTILLE CONVERGENTE BICONVEXE
On obtient :
Image réelle (captée par un écran) A’B’
Image inversée
F’
F A
A’
B
B’
![Page 23: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/23.jpg)
LES CALCULS EN OPTIQUE
Toute mesure qui va dans le sens des rayons de lumière est positive (+) par convention. OA’ = 8 centimètres
Toute mesure qui remonte le rayon de lumière est négative (-). OF = -3 centimètres
L’axe optique est orienté : B
B’
F’
F A
A’ o + -
![Page 24: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/24.jpg)
LES CALCULS EN OPTIQUE
Toute mesure qui se situe au-dessus de l’axe optique est positive (+). AB = 2 centimètres
Toute mesure qui se situe au-dessous de l’axe optique est négative (-). A’B’ = -2,5 centimètres
F’
F A
A’
B
B’
o
L’axe optique est orienté :
+ -
![Page 25: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/25.jpg)
RELATIONS DE CONJUGAISON
Relation : 1
𝑂𝐴′−
1
𝑂𝐴=
1
𝑓′
1
𝑂𝐴′=
1
𝑓′+
1
𝑂𝐴
1
𝑂𝐴′=
1
3−
1
8= 0,21 et OA’ vaut 4,8 cm
Permet de savoir où se trouve l’image soit le point A’ B
F’
F A
A’ o
OA = -8cm
f’ = 3 cm f’
+ -
![Page 26: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/26.jpg)
RELATIONS DE GRANDISSEMENT
Le grandissement γ =
γ =𝑨′𝑩′
𝑨𝑩 =
−2
1 = -2
F’
F A
A’
B
o
B’
Compare la taille de l’image obtenue à celle de l’objet.
AB = 1 cm
A’B’ = -2 cm
+ -
𝚨′𝑩′
𝑨𝑩
![Page 27: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/27.jpg)
RELATIONS DE GRANDISSEMENT
Le grandissement γ =
γ =𝑨′𝑩′
𝑨𝑩 =
−2
1 = -2
On peut aussi montrer que γ =
F’
F A
A’
B
o
B’
Compare la taille de l’image obtenue à celle de l’objet.
AB = 1 cm
A’B’ = -2 cm
+ -
𝚨′𝑩′
𝑨𝑩
𝑨′𝑩′
𝑨𝑩=𝑶𝑨′
𝑶𝑨
![Page 28: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/28.jpg)
RELATIONS DE GRANDISSEMENT
La taille de l’image est le produit du diamètre angulaire de l’objet par la focale de l’instrument. 𝐴′𝐵′ = 𝛼 × 𝑓′
A’B’ = 𝟎, 𝟓 × 𝟔 = 𝟑 𝒄𝒎
F’
F A
A’
B
o
B’
La taille de l’image sur un détecteur
α = 0,5 rad
f’= 6 cm
α
f’
La taille de l’image est ≈ à la distance focale.
+ -
𝜸 ≈ 𝜶 × 𝒇′
![Page 29: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/29.jpg)
LA LOUPE
On obtient :
Image virtuelle (non captée sur un écran)
Image congrue avec l’objet
Rayons divergents
C’est le principe de la loupe
A’
B’
F’
F A
B
o
![Page 30: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/30.jpg)
LA LOUPE
F’
F A
B
o
Quel est l’endroit idéal pour placer l’objet ?
L’endroit idéal pour placer l’objet est au foyer objet F.
On obtient une image à ∾ et les rayon ∥ sont confortables pour l’œil.
![Page 31: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/31.jpg)
LA LOUPE
La loupe grossit lorsque la taille angulaire de l’image est plus grande que celle de l’objet.
∠ α’ > ∠ α
α α’
![Page 32: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/32.jpg)
LA PUISSANCE D’UNE LOUPE
𝑷 =𝛼
𝐴𝐵 où α est la taille angulaire de l’objet.
o
f’
A
B
α
![Page 33: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/33.jpg)
LA PUISSANCE D’UNE LOUPE
La puissance P est liée à une caractéristique de
la lentille tan α = 𝐴𝐵
𝑓 et si α est <<, tan α ≅ α
D’où α = 𝐴𝐵
𝑓 , mais 𝑃 =
𝛼
𝐴𝐵 et donc 𝑷 ≈
1
𝑓
α o
f
A
B
Plus la longueur focale est petite, plus la loupe est puissante
![Page 34: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/34.jpg)
IMPERFECTIONS DES LENTILLES
Il n’y a pas de résultat parfait :
Aberration sphérique
Touche surtout la périphérie de la lentille
On parle d’un problème de stigmatisme
Plan focal
Télescope Hubble 1990
![Page 35: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/35.jpg)
IMPERFECTIONS DES LENTILLES
Plan focal
Les conditions de Gauss.
Plan focal
Plan focal Plan focal
![Page 36: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/36.jpg)
IMPERFECTIONS DES LENTILLES
Les conditions de Gauss. Les rayons de lumière sont près de
l’axe optique.
L’angle d’incidence des rayons de lumière est faible par rapport à l’axe optique.
Plan focal Plan focal
On parle de stigmatisme approché
![Page 37: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/37.jpg)
IMPERFECTIONS DES LENTILLES
Il n’y a pas de résultat parfait :
Aberration chromatique
Plan focal
![Page 38: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/38.jpg)
R
c
LE MIROIR SPHÉRIQUE
Construction
Portion de sphère de centre c et de rayon R.
![Page 39: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/39.jpg)
R
c
LE MIROIR SPHÉRIQUE
Construction
Portion de sphère de centre c et de rayon R.
Un miroir concave est convergent.
![Page 40: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/40.jpg)
LE MIROIR SPHÉRIQUE
Rappel : la réflexion
∠ = ∠ rayon incident
rayon réfléchi
Localement, sur un miroir sphérique, la surface est plane (tangente).
∠ = ∠
c
Normale
Normale
Tangente
![Page 41: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/41.jpg)
LE MIROIR SPHÉRIQUE
Propriétés du miroir sphérique
Tout rayon incident qui passe par le centre c est réfléchi sur lui-même.
c S
![Page 42: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/42.jpg)
LE MIROIR SPHÉRIQUE
Propriétés du miroir sphérique
Tout rayon incident qui passe par le centre c est réfléchi sur lui-même.
Un rayon incident ∥ à l’axe optique est réfléchi vers un point F situé sur l’axe optique et appelé foyer image.
c S F
𝑺𝑭 ≅𝑺𝑪
𝟐≅𝑹
𝟐
![Page 43: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/43.jpg)
LE MIROIR SPHÉRIQUE
Propriétés du miroir sphérique
Tout rayon incident qui passe par le foyer F est réfléchi ∥ à l’axe optique.
c S F
![Page 44: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/44.jpg)
LE MIROIR SPHÉRIQUE
Propriétés du miroir sphérique
Tout rayon incident qui passe par le foyer F est réfléchi ∥ à l’axe optique.
Un rayon incident au sommet S est réfléchi symétriquement par rapport à l’axe optique.
c S F
∠ = ∠
![Page 45: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/45.jpg)
LE MIROIR SPHÉRIQUE
Construction des rayons de lumière.
Rayons parallèles
c S
F
Objet réel à l’infini Image réelle au plan focal
![Page 46: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/46.jpg)
LE MIROIR SPHÉRIQUE
Construction des rayons de lumière.
Rayons non parallèles
c S
F
A
B
A’
B’
Grandissement γ= 𝑨′𝑩′
𝑨𝑩= −
𝑺𝑨′
𝑺𝑨
![Page 47: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/47.jpg)
RELATIONS DE CONJUGAISON
c S
A’ A
𝟏
𝑺𝑨+
𝟏
𝑺𝑨′=
𝟐
𝑺𝑪 1)
Objet
Image
𝟏
𝑪𝑨+
𝟏
𝑪𝑨′=
𝟐
𝑪𝑺 2)
R
F
𝑭𝑨 × 𝑭𝑨′ = 𝒇𝟐 3)
![Page 48: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/48.jpg)
IMPERFECTIONS DES MIROIRS
SPHÉRIQUES
Aberrations sphériques
c S
F
Les rayons ne convergent pas vers un même point sur un miroir sphérique, sauf dans les conditions de Gauss.
![Page 49: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/49.jpg)
IMPERFECTIONS DES MIROIRS
SPHÉRIQUES
Le miroir parabolique
c S
F
La forme parabolique du miroir permet la correction de l’aberration sphérique.
![Page 50: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/50.jpg)
LA LUNETTE ASTRONOMIQUE
Image réelle de l’objet récoltée sur un écran situé au plan focal de L1
Objet réel à ∾ F’ 1 L1
Objectif
![Page 51: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/51.jpg)
LA LUNETTE ASTRONOMIQUE
Le plan focal de L2 coïncide avec le plan focal de L1 l’image de L1 = objet de L2.
L’instrument est globalement afocal.
Objet réel à ∾ F’ 1
F2
L1 L2
Objectif Oculaire
L’oculaire est une loupe avec les propriétés d’une loupe.
![Page 52: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/52.jpg)
LE TÉLESCOPE
F1 S
A
A
B
B
A1
B1
Objectif
Ob
jet
à l’
infi
ni
![Page 53: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/53.jpg)
LE TÉLESCOPE
F1 S
A
A
B
B
A1
B1
A1 B1
F2 𝑮 =𝒇′𝟏𝒇′𝟐
Objectif
Oculaire
![Page 54: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/54.jpg)
TÉLESCOPE HUBBLE
Le rayon de courbure (CS) = 60 m
La taille angulaire (α) de Jupiter = 1 min-d’arc
c S
F
Jupiter
Quelle sera la grandeur de l’image sur le capteur ?
𝒉 =𝑪𝑺
𝟐× 𝜶(𝒓𝒂𝒅)
α
h
On trouve h = 9 mm
![Page 55: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/55.jpg)
SÉRIE DE CAPSULES DU
DÉBUTANT SUR L’OPTIQUE
La lumière (novembre)
Les bases de l’optique (décembre)
Les instruments d’optique
L’œil (janvier)
Les jumelles (février)
La lunette astronomique (mars)
Le télescope (avril)
Les montures (mai)
![Page 56: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/56.jpg)
RÉFÉRENCES
Ondes, Optique et Physique moderne Resnick R, Halliday D Éditions du Renouveau Pédagogique Inc., 1978
Guide du ciel pour astronomes amateurs Chartrand MR, Wimmer HK Éditions Broquet Inc., 1995
Cours et exercices d’optique Sincère F http://fabrice.sincere.pagesperso-orange.fr/optique.htm
![Page 57: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/57.jpg)
RÉFÉRENCES
Notions d’optique pour les astronomes amateurs Bertorello S http://serge.bertorello.free.fr/optique/optique.html
Wikipédia (L’encyclopédie libre) sur :
Optique géométrique
Lentille optique
Miroir sphérique
Relations de conjugaison
![Page 58: Conceptualisation et terminologie Les lentilles, les miroirs et leurs … · 2017. 12. 8. · LE MIROIR SPHÉRIQUE Propriétés du miroir sphérique Tout rayon incident qui passe](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062416/60fb076e3b8f0062a2353b0f/html5/thumbnails/58.jpg)
RÉFÉRENCES
Ressources libres – Lumières sur l’Univers Optique géométrique https://media4.obspm.fr/public/ressources_lu/pages_optique-geometrique/og-introduction.html
Série de vidéos sur l’optique géométrique Taillet R https://www.youtube.com/watch?v=dckvoph10p4