1ère année app optique cours de restructuration -comment faire la distinction entre image réelle...

1ère année APP Optique cours de restructuration

-Comment faire la distinction entre image réelle et virtuelle ? Comment faire la distinction entre image réelle et virtuelle ?

-Pourrait-on parler des dioptres sphériques? et du stigmatisme? -Pourrait-on parler des dioptres sphériques? et du stigmatisme?

- Revoir les méthodes de détermination de la position et de la taille d'une - Revoir les méthodes de détermination de la position et de la taille d'une image donnée par une lentille, ou un miroir sphérique (je pense image donnée par une lentille, ou un miroir sphérique (je pense particulièrement au cas du télescope dans l'exercice du poly) avec les particulièrement au cas du télescope dans l'exercice du poly) avec les notions de diamètre/rayon apparent, les différentes relations (newton, notions de diamètre/rayon apparent, les différentes relations (newton, conjugaison).conjugaison).

- Revoir les outils de caractérisation des systèmes optiques, vergence, - Revoir les outils de caractérisation des systèmes optiques, vergence, grossissement, grandissement.grossissement, grandissement.

- Une question enfin sur l'évaluation d'optique écrite. Est-il nécessaire - Une question enfin sur l'évaluation d'optique écrite. Est-il nécessaire d'avoir beaucoup de connaissances supplémentaires par rapport aux APP, d'avoir beaucoup de connaissances supplémentaires par rapport aux APP, ou est-ce que l'interrogation restera relativement "basique" ?ou est-ce que l'interrogation restera relativement "basique" ?


Quels sont les rapports entre toutes les relations de conjugaison, que ce soit pour les miroirs, les dioptres sphériques ou les lentilles?

Comment se fait il que le foyer image et le foyer objet pour un miroir soient confondus ?

Pourriez vous nous faire une construction avec plusieurs dioptres, qui nous permettrait de faire l'image d'un objet réel par un dioptre qui donnerait une image virtuelle. Puis considérer cette image comme un objet virtuel et faire son image par le second dioptre ?

Pourriez vous nous présenter un "exercice-type" d'optique pour savoir quel niveau et quelle maitrise on doit atteindre?


F

F’

F2C2

F’2

A A’

Si on place un deuxième dioptre à droite du premier, A’ sera forcément un objet REEL pour ce dioptre


StigmatismeConditions de GaussReprésentation d’une surface sphérique dan

s les conditions de GaussObjets, imagesMiroirs sphériquesDioptres sphériquesLentilles mincesObjet à l’infini


STIGMATISME RIGOUREUXSTIGMATISME RIGOUREUX Tous les rayons issus d’un point objet se coupent au même point appelé

image

Exemple : miroir plan, miroir parabolique pour un objet à l’infini ou au foyerA A’

A A’


Exemples

Objet à l’infini : Antenne satellite

Objet au foyer : phare de voiture

MIROIR PARABOLIQUE


STIGMATISME APPROCHE

Les rayons issus du point objet A se coupent « presque » au même point. On obtient une tache que l’on peut considérer comme ponctuelle.

A

Fin


CONDITIONS DE GAUSSCONDITIONS DE GAUSS

Rayons paraxiaux : proches de l’axe et peu inclinés par rapport à l’axe

Donc angles d’incidence petits sini#i #tani


MIROIR SPHERIQUE

Fin


C

Zone à utiliser pour être dans les conditions de Gauss

SURFACE SPHERIQUE DANS LES CONDITIONS DE GAUSS


C



C

i’i

n

n’<n


Exemple : dioptre sphérique

Fin


A A’

OBJETS IMAGES

A A’

Objet réel Image virtuelleObjet réel Image réelle

A A’

Objet virtuel Image réelle


A A1A2

A3

OBJETS IMAGES

S1 S2 S3

A : objet réel pour S1

A1 : image virtuelle pour S1, objet réel pour S2

A2 : image réelle pour S2, objet virtuel pour S3

A3 : image réelle pour S3

Fin


MIROIRS SPHERIQUESMIROIRS SPHERIQUES

Formule de conjugaison

C F S

Concave

S F C

Convexe

SCSASA

21

'

1


F C

B

B’

CONSTRUCTION GEOMETRIQUE POUR UN MIROIR SPHERIQUE CONVEXE


F CA1

B4 B5

A2

B3B3B1

A4 A5

CONSTRUCTION GEOMETRIQUE POUR UN MIROIR SPHERIQUE

CONVEXE


F CA2A1A’1

B4

B’4

B5

B’5

B3


CONVEXE


F CA2A’2A1

B4 B5B3


CONVEXE


F CA2A’2A1A’1

B4

B’3

B5

B’5

B3

B’3


CONVEXE


F CA2A1A’1

B4

B’4

B5

B’5

B3


CONVEXE


F CA2A1A’1

B4 B5

B’5

B3


CONVEXE


F CA2A’2A1A’1

B4

B’4

B5

B’5

B3


CONVEXE

Fin


DIOPTRE SPHERIQUEDIOPTRE SPHERIQUE Surface sphérique séparant deux milieux d’indices

différents. C : centre de la sphère. S : sommet du dioptre Stigmatisme approché dans les conditions de Gauss

C S

n n’


REPRESENTATION DU DIOPTRE SPHERIQUE DANS L’APPROXIMATION

DE GAUSS

C


Formule de conjugaison :

DIOPTRE SPHERIQUEDIOPTRE SPHERIQUE

SC

nn

SA

n

SA

n

'

'

'

Attention au sens de la lumière!

n : 1er milieu, n’ : 2ème milieu

• Formule du grandissement :

TSA

SA

n

n

AB

BA '

'

''


DIOPTRE SPHERIQUEDIOPTRE SPHERIQUEIl existe d’autres formule de conjugaison :

Origine aux foyers : formule de Newton

Thales

Origine au centre

F S C F’

B

A

A’

B’

I

J

' ' ' ffAFFA


DIOPTRE SPHERIQUEDIOPTRE SPHERIQUE• Distances focales :

• Convergent : SF’>0

n’>n et SC>0 ou n’<n et SC<0

' fSCn'n'n

'SF

fSC'nn

nSF

C S

n n’

Un dioptre est convergent si C est dans le milieu d’indice le plus grand


Sens de la lumière

F F’C

n = n1 n’= n2 (<n1)

S

F’ FC

n’= n1 n = n2 (<n1)

S

Sens de la lumière


Attention : grandissements inverses !

A

BA’

B’

A

B

B’

A’



F1 C1

F’1

A

A1

B

B1

n n’

F

F’

B1

nn’

B1

F2C2

F’2

nn’

A1

F’1 A1

B1

F’2

n

F2C2 B’

A’

B’

Fin


LENTILLES MINCES

F F’O

Convergente

F’ FO

Divergente

• Formule de conjugaison :

• Grandissement :

OFOFCSCS

nOAOA

1

'

111 1

1

'

1

2211

OA

OA

A

A '

B

' B'

F O

F ’

A

B

A’

B’


F’ FA1

A1’A3’

A3A4

A4’

A2

A2’

Sens de la lumière

O

LENTILLE DIVERGENTELENTILLE DIVERGENTE


CONSTRUCTION D’UN RAYON QUELCONQUE

FF’

O

Convergente

F’

FO

Divergente

Fin


•Snell-Descartes : n . i = n’ . i’

•On cherche = – i = ’ – i’

Donc n ( – ) = n’ (’ – )

Finalement :

Relation de conjugaison

CS

n n'

A’A

I

’

i’

i

CS

h

SA

hn

CS

h

AS

hn

' '

SC

n'n

SA

n

'SA

'n


Objet à l’infiniObjet à l’infini

B1

A

B2

Diamètre apparent


Objet à l’infiniObjet à l’infini

Diamètre apparent 2

F’

Plan focal image

B’1

B’2

Fin


CHOIX DE L’OBJECTIF

10m>>135mm

Objet à 10m image au foyer image

A’1 A’2

B’2

B’1

AB à l’infini

F’1 F’2

A1

B’2

B1

à l’infini

A2

B2

B’1

Image à 10m objet au foyer objet

F1F2


ExerciceExercice

i1

r1 > i1

C1

n n'

A’ A

n1 > n1’ : dioptre convergent


ExerciceExercice

C2

i2 r2 < i2

n n'

A’ A

n2 < n2’ : dioptre divergent


ExerciceExercice

n n'

A’ A

IMPOSSIBLE !

C

Le centre peut-il être entre A et A’ ?

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