introduction a l’optique geometrique

8/4/2019 INTRODUCTION A LOPTIQUE GEOMETRIQUE

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INTRODUCTION A

LOPTIQUEGEOMETRIQUE

Dr ESSOMBA BIWOLE MartinOncologue Radiothrapeute

Hpital Gnral de DOUALA


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OBJECTIFS DU COURSA la fin de cette leon, ltudiant devra trecapable de:

I- dfinir loptique et ses deux principalesbranches, loptique gomtrique et loptique

ondulatoire.II- dfinir un rayon lumineux ainsi que lindice ndun milieu.

III- Enoncer les lois de DESCARTES-SNELL surla rflexion et la rfraction.

IV- Expliquer les notions dangle limite, rfractionlimite, et rflexion totale.


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SOMMAIRE(I)

I INTRODUCTION

II HISTORIQUE

IIIDEFINITION DUN RAYON LUMINEUXIV PROPRIETES DES RAYONS LUMINEUX

V PRINCIPE DE FERMAT

Notion dindice Principe de FERMAT

Consquences du Principe de FERMAT


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SOMMAIRE(II)

VI LES LOIS DE DESCARTES-SNELL

Vocabulaire Lois de la Rflexion

Lois de la Rfraction

Rfraction limite Rflexion totale


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I INTRODUCTION(I)

Loptique tudie les phnomnes lumineux,

cest--dire principalement les phnomnesperus par lil.

Il faut donc quun objet:- soit source de lumire.- soit clair par une source de lumirepour tre visible.


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I INTRODUCTION(II)

Il faut distinguer:- les corps transparents qui laissent passer la lumire,- les corps opaques qui la retiennent.

Distinguons enfin les deux branches de loptique:- loptique gomtrique qui traite des rayons lumineux.- loptique ondulatoire qui traite des phnomnes

vibratoires: diffraction, interfrences, etc


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II- HISTORIQUE

Les lois de la rflexion de la lumire par unmiroir taient connues des grecs ds Euclide300 ans AJC(Propagation rectiligne des rayons

lumineux).Les lois de la rfraction ne furent tablies quen

1621 par SNELL, puis reformalises parDESCARTES en 1637.

En 1657,FERMAT retrouve ces lois partir duprincipe dit de FERMAT .


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III-DEFINITION DUN

RAYON LUMINEUXUn rayon lumineux est le trajet suivi par la lumire, oumieux encore, par lnergie lumineuse.

A partir dune source de lumire, on peut raliser unensemble de rayons lumineux, cest--dire un faisceaulumineux. Il existe trois types de faisceau:

Les faisceaux divergents: tous les rayons lumineux sont issusdun mme point.

Les faisceaux convergents o tous les rayons lumineux sedirigent vers un point donn.

Les faisceaux parallles, o tous les rayons lumineux sontparallles , et donc se rencontrent linfini.


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IV-PROPRIETES DES RAYONSLUMINEUX(I):

Dans un milieu homogne, les rayons lumineuxissus dune mme source ou de deux sourcesdiffrentes, se propagent indpendamment lesuns des autres.

Un pinceau lumineux est un faisceau lumineuxde faible ouverture.

Un rayon laser est une bonne ralisation dunrayon lumineux.


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IV-PROPRIETES DES RAYONSLUMINEUX(II):

Loptique gomtrique ne tient pascompte du phnomne de DIFFRACTION.

Loptique gomtrique est la limite deloptique ondulatoire o la longueur dondetend vers zro.

Elle est donc valable lorsque lesdimensions des obstacles sont grandesdevant lambda.


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V-PRINCIPE DE FERMAT(I):

NOTION DINDICE:

La lumire se propage dans le vide la vitessec=299.792.458 m.s-1

Dans un autre milieu, la lumire se propage une vitesse v proche mais toujours infrieure c.

On dfinit lindice n du milieu par:n= c/v

n est un nombre sans dimension.


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V-PRINCIPE DE FERMAT(II):

PRINCIPE DE FERMAT:

Enonc de 1657:La lumire se propage dun

point un autre sur une trajectoire telle que la

dure de parcours soit minimale.

Enonc moderne:

Le chemin optique dans un milieu homogne de A

B est L(AB) = nAB.

Le rayon lumineux est la trajectoire qui ralise leminimum de L.


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V-PRINCIPE DE FERMAT(III):

CONSEQUENCES DU PRINCIPE DE FERMAT:

Dans un milieu homogne, la lumire sepropage en ligne droite.

Le trajet suivi par la lumire ne dpend pas dusens du parcours: principe du retour inverse dela lumire.

L(AB) = L(BA).

Dans un milieu homogne, les rayons lumineuxse propagent indpendamment les uns desautres.

VI LES LOIS DE DESCARTES


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VI-LES LOIS DE DESCARTES-Snell(I)


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VI-LES LOIS DE DESCARTES-SNELL(II)

VOCABULAIRE:

Dioptre:cest la surface de sparation de deux milieuxtransparents dindices diffrents.

Angle dincidence:i1Angle de rfraction:i2Angle de rflexion:r

Point dincidence: point o le rayon incident rencontrele dioptre.

Plan dincidence:cest le plan contenant le rayonincident et la normale au dioptre au point dincidence.

Miroir:cest une surface compltement rflchissante.


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VI-LES LOIS DE DESCARTES-SNELL(III)

LOIS DE LA REFLEXION:

LES RAYONS INCIDENTS ETREFLECHIS APPARTIENNENT AUPLANDINCIDENCE.

LANGLE DE REFLEXION ET LANGLE

DINCIDENCE SONT EGAUX.


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VI-LES LOIS DE DESCARTES-SNELL(IV)

LOIS DE LA REFRACTION:

LES RAYONS INCIDENTS ETREFRACTES APPARTIENNENT AU

PLANDINCIDENCE.

n1sin i1 = n2sin i2Si n1 plus grand que n2, alors i1 est

plus petit que i2.Si n2est plus grand que n1, alors i2estplus petit que i1.


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VI-LES LOIS DE DESCARTES-SNELL(V)

REFRACTION LIMITE:

Langle limite est langle dincidencepour lequel le rayon rfract est

perpendiculaire la normale au pointdincidence, le rayon incident passantdu milieu le plus rfringent au milieu lemoins rfringent.

La rfraction limite est donc ltat quicorrespond la rfraction anglelimite.


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VI-LES LOIS DE DESCARTES-SNELL(VI)

REFLECTION TOTALE:

Lorsque langledincidence est suprieur langle limite, ilnya plus rfraction.

Le rayon incident est totalement rflchi, etlon parle donc de rflexion totale.

La rflexion totale est impossible lorsque lalumire passedun milieu moins rfringent un milieu quilestplus.


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VI- REFERENCESBIBLIOGRAPHIQUES

I- BIOPHYSIQUE: par A.AURENGO et T.PETITCLERC, Ed. Mdecine-Sciences

Flammarion.

II-BIOPHYSIQUE:100% CONCOURSPCEM1 par SALAH BELAZREG, R.

PERDRISOT, J-Y. BOUNAUD,Ediscience.

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