optique 1 fondements de l’optique géométrique

Optique 1 Fondements de l’optique géométriqueLycée Vauvenargues - Physique-Chimie - PTSI 2 - 2021-2022

Contenu du programme officiel :Notions et contenus Capacités exigiblesModèle de la source ponctuelle monochromatique.Spectre.

Caractériser une source lumineuse par son spectre.Relier la longueur d’onde dans le vide et la couleur.

Modèle de l’optique géométrique. Notion de rayon lu-mineux. Indice d’un milieu transparent.

Définir le modèle de l’optique géométrique.Indiquer les limites du modèle de l’optique géométrique.

Réflexion, réfraction. Lois de Snell-Descartes. Établir la condition de réflexion totale.Miroir plan. Construire l’image d’un objet par un miroir plan.La fibre optique à saut d’indice. Établir les expressions du cône d’acceptance et de la dispersion intermodale

d’une fibre à saut d’indice.

En gras les points devant faire l’objet d’une approche expérimentale.

Table des matières1 Lumière et sources lumineuses 1

1.1 Le spectre électromagnétique et la lumière visible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2 Les sources de lumière . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.3 L’indice optique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2 Le modèle géométrique de la lumière 42.1 Notion de rayon lumineux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42.2 Les hypothèses du modèle géométrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42.3 Les limites du modèle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

3 Les lois de Snell-Descartes 53.1 Mise en évidence expérimentale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53.2 Énoncé des lois . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63.3 Application au calcul d’angles de réfraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63.4 Les angles limites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73.5 Application à la fibre optique à saut d’indice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

4 La réflexion sur un miroir plan 114.1 Définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114.2 Construction d’une image . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114.3 Caractère virtuel ou réel de l’image d’un objet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

1 Lumière et sources lumineuses1.1 Le spectre électromagnétique et la lumière visible

Les rayonnements électromagnétique connus couvrent une gamme de fréquence très étendue, sur plus de20 ordres de grandeurs (figure 1). Les sources de chaque rayonnement sont très différentes. Ces rayonnementsproviennent du mouvement de particules chargées.

Propriété. La lumière visible est une onde électromagnétique, qui correspond à ce que l’on appelle le« visible » de ce spectre. Cela correspond à des longueurs d’ondes dans le vide comprises entre 400 nm(violet) et 800 nm (rouge).

1.2 Les sources de lumièreLes sources lumineuses sont de deux types, primaires ou secondaires.

Maxime Champion - www.mchampion.fr 1/12

http://www.mchampion.fr

Optique 1 : Fondements de l’optique géométrique Maxime Champion

Fig. 1 – Le spectre électromagnétique.

I Les sources primaires

Définition. Les sources primaires sont naturellement lumineuses et émettent leur propre lumière,comme le Soleil, les ampoules...

Le processus d’émission de la lumière peut être dû à différents processus physiques :. les lampes thermiques, qui émettent de la lumière à cause de leur température élevée (Soleil, am-poules...), pour lesquelles le spectre de la lumière émise est continu (figure 2a) ;

. les lampes spectrales, qui émettent de la lumière à cause de l’excitation de certains atomes (tubes élec-troluminescent ou « néon », LED...), pour lesquelles le spectre de la lumière émise est discret (figure 2b),seules certaines longueurs d’ondes sont émises ;

. la lumière LASER 1, qui est une source purement artificielle et est très proche d’une source purementmonochromatique.Dans le cours, on supposera que toutes les sources lumineuses sont purement monochromatiques,

c’est-à-dire qu’elle ne contiennent qu’une seule fréquence sans étalement du spectre lumineux. Ce modèleest purement idéal et n’existe pas dans la réalité, mais permet de bien décrire les processus.

Les différentes allures des spectres des différentes lampes sont schématisée figure 3.

(a) Spectre d’émission d’une lampe thermique (b) Spectres d’émissions de lampes spectrales

Fig. 2 – Spectres d’émissions de lampe thermique ou spectrales.

Expérience 1 : Visualisation des contenus spectrales de sources lumineuses à l’aide d’unspectromètre.

I Les sources secondaires

Définition. Les sources secondaires ne produisent pas de lumière et ne font que la retransmettre,comme la Lune, les murs, les miroirs...

1. Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

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λ

S(λ)

(a) Lampe thermique

λ

S(λ)

λ0

∆λs

(b) Lampe spectrale

λ

S(λ)

λ0

∆λL < ∆λs

(c) LASER

λ

S(λ)

λ0

(d) Monochromatique idéal

Fig. 3 – Allure des différents spectres des sources lumineuses.

Les sources secondaires peuvent réfléchir la lumière, comme les miroirs, ou la diffuser, comme pour lesmurs. La couleur d’un objet provient de l’absorption par celui-ci de ses couleurs complémentaires, il estdonc une sources secondaires pour les longueurs d’ondes correspondant à sa couleur.

1.3 L’indice optique

Dans le vide, la célérité des ondes électromagnétiques est de c0 = 3× 108 m/s .

Remarque : Il est à noter que cette vitesse est la vitesse maximale atteinte par n’importequel corps en mouvement. Rien ne peut aller plus vite que la lumière. En conséquence, si uneapplication numérique donne une valeur supérieure à c0, elle est nécessairement fausse.

Dans les milieux matériels, lorsque celui-ci est transparents pour la longueur d’onde étudiée, la vitessedes ondes électromagnétiques est modifiée.

Définition. Soit une onde électromagnétique se propageant à la célérité c dans un milieu. On définitl’indice optique n d’un milieu par la relation

c = c0n

avec c0 la vitesse des ondes électromagnétiques dans le vide. L’indice optique est une grandeur sansdimension.

Comme rien ne peut aller plus vite que la lumière, c < c0. En remplaçant c par sa définition, il vientn > 1.

Propriété. Les indices optiques sont toujours supérieurs à 1.

Milieu Vide Air Eau Verren 1 ≈ 1 ≈ 1.33 1.5 à 1.8

Tab. 1 – Quelques ordres de grandeurs d’indices optiques.

Remarque : Si le milieu des dispersif, c’est-à-dire que la célérité dépend de la longueur d’onde,l’indice optique n dépend de λ. Dans le verre par exemple, la loi de Cauchy qui indique quen(λ) = A+ B

λ2 avec A et B deux constantes.

I Conséquences sur les longueurs d’ondesLa fréquence d’une onde électromagnétique est fixe. En effet, la fréquence est directement liée à l’énergie

de l’onde comme nous le verrons plus tard dans l’année, et celle-ci reste fixe lors d’un changement de milieu.Considérons une onde de fréquence f , passant du vide dans un milieu d’indice n. On a f = fvide = fmilieu

d’où c0λ0

= c

λavec λ0 la longueur d’onde dans le vide et λ la longueur d’onde dans le milieu.

Propriété. Soit une onde électromagnétique de longueur d’onde λ0 dans le vide, dans un milieu d’indicen, sa longueur d’onde λ est modifiée et vaut λ = λ0

n.

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Remarque : C’est la fréquence qui impose la couleur d’une onde (et non pas la longueurd’onde). Une onde lumineuse ne change pas de couleur en changeant de milieu !

Application 1 : Quelle est la longueur d’onde dans l’eau d’une lumière rouge ?

2 Le modèle géométrique de la lumière2.1 Notion de rayon lumineux

On a vu que la lumière est une onde lumineuse. Or son caractère ondulatoire ne se manifeste que surdes petites échelles. Bien souvent, on peut se contenter d’une approche géométrique.

Réalisons l’expérience suivante de pensée dans un milieu transparent. On éclaire un mur avec une lampeen mettant un obstacle devant. De façon évidente, on observe l’ombre de l’obstacle. Tout se passe commesi la lumière se propageait en ligne droite.

Lampe• Obstacle Écran Sombre

Lumineux

Lumineux

Définition. Un rayon lumineux matérialise la propagation de la lumière. On le représente par un traitet une flèche.

Un rayon lumineux :

L L L Attention ! Il est impossible d’isoler un rayon lumineux expérimentalement à cause de la diffraction,c’est un outil théorique.

2.2 Les hypothèses du modèle géométriqueOn se place dans le cadre des milieux homogènes, c’est-à-dire que l’indice optique n ne varie pas sur

l’échelle du problème étudié.. Les rayons lumineux se propagent en ligne droite.. Les rayons sont indépendants : ils n’interagissent pas entre eux et leurs intensités s’ajoutent (pasd’interférences).

. Ils vérifient le principe du retour inverse : si un point A éclaire un point B, alors une source delumière placée en B éclaire le point A (figure 4).

A× B× =⇒ A× B×

Fig. 4 – Principe du retour inverse de la lumière.

2.3 Les limites du modèle. Les phénomènes ondulatoires décrits au chapitre précédente comme les interférences ou la diffraction.Le modèle de l’optique géométrique ne permet donc pas de décrire les phénomènes aux petites échellesde taille.

. Ce modèle ne prend pas en compte la polarisation de la lumière, indispensable pour étudier certaineslunettes 3D utilisés au cinéma.

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Fig. 5 – Photographies de mirages dans le désert et sur la mer polaire.

. Les hypothèses précédentes ne permettent pas de décrire ce qui se passe dans les milieux non homogènes,comme par exemple pour les mirages. Deux photographies de ce phénomènes sont reproduites figure 5.Les mirages s’expliquent en prenant en compte le fait que l’indice optique dépend de la température.Dans ce cas, les rayons sont courbés et la concavité se fait vers les zones d’indices optiques plus élevés,c’est-à-dire les zones les plus froides.

Variation de nOn voitle ciel

·

Sol chaud(a) Mirage chaud.

Variation de nOn voitle sol

·

Sol froid(b) Mirage froid.

Fig. 6 – Schéma des phénomènes de mirages

3 Les lois de Snell-Descartes3.1 Mise en évidence expérimentale

Définition. On appelle dioptre la surface de séparation entre deux milieux d’indices différents.

Expérience 2 : Réflexion et réfraction d’une lumière laser sur un dioptre air/verre.

Au passage du dioptre, on observe que le rayon incident se partage entre un rayon réfléchi (du mêmecôté que le rayon incident) et un rayon réfracté (de l’autre côté du dioptre). De plus, le rayon réfléchi estdévié.

Remarque : Cette déviation peut se comprendre avec des arguments ondulatoires.

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Dioptre

Onde incidente

Onde refractée

λi

λr

Fig. 7 – Interprétation ondulatoire de la déviation du rayon réfracté.

En changeant de milieu, comme nous l’avons vu au paragraphe 1.3.1, la longueur d’onde change.Ainsi, pour avoir une continuité des maxima de l’onde, celle-ci doit être déviée, comme repré-senté sur le schéma de la figure 7. Les lignes continues représentent les positions des maximasdes rayons lumineux. Le rayon lumineux est orthogonal à ces lignes continues.

3.2 Énoncé des lois

Théorème. Les trois lois de Snell-Descartes, avec les notations de la figure 8 :1 - Les rayons réfléchis et réfractés sont situés dans le plan d’incidence contenant la normale au dioptreet le rayon incident.2 - Loi de la réflexion :

i1 = i′1 .

3 - Loi de la réfraction :

n1 sin i1 = n2 sin i2 .

incident réfléchi

réfracté

Indice n1

Indice n2

i1 i1

i2

Fig. 8 – Schémas des rayons intervenant dans lois de Snell-Descartes

L L L Attention ! Tous les angles sont mesurés par rapport à la normale au dioptre !

Remarque : Le rayon réfracté est parfois appelé aussi le rayon transmis.

3.3 Application au calcul d’angles de réfraction

Définition. Soit deux milieux d’indice n1 et n2 < n1. Dans ce cas, on dit que le milieu 1 est plusréfringent que le milieu 2 qui est lui moins réfringent que le milieu 1.

Application 2 : En utilisant les indices optiques du tableau 1, calculer l’angle de réfraction pourune incidence de 40° pour des interfaces air/verre, verre/air, air/eau et eau/air. Tracer la situationdans chaque cas.

Propriété. Lors d’une réfraction dans un milieu plus réfringent, l’angle de réfraction i2 est plus petit quel’angle d’incidence i1. Lors d’une réfraction dans un milieu moins réfringent, c’est l’inverse.

Remarque : C’est ce que l’on voit lorsque l’on place une tige rectiligne dans l’eau, elle semble« tordue ». De même, on voit la pièce au fond la tasse lorsque l’on y verse de l’eau.

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3.4 Les angles limites

Pour se familiariser avec ces notions, on utilisera l’animation [1]. Les résultats de ce paragraphe sont àredémontrer par le calcul systématiquement, et donc tout résultat donné par cœur sera considéré commefaux.

I L’angle de réfraction limite (n2 > n1)

Considérons une réfraction dans un milieu plus réfringent. Dans ce cas, l’angle de réfraction est pluspetit que l’angle d’incidence. On se place à l’incidence maximale de i1 = 90° et donc sin i1 = 1, ce quidéfinit un angle de réfraction i2 plus faible.

Définition. Dans le cas d’une réfraction dans un milieu plus réfringent, on définit l’angle de réfractionlimite tel que tous les rayons réfractés auront un angle plus faible que cette angle limite. L’angle deréfraction limite est défini par l’angle d’incidence i1 = 90°.En appliquant la troisième loi de Descartes, on trouve i2,lim = arcsin n1

n2.

Indice n1

Indice n2 > n1

Rayon limite

i1

i2

Fig. 9 – Pour un point d’incidence donné, tous les rayons réfractés seront situés à l’intérieur d’un cône deréfraction donnée. Aucun rayon réfracté ne sera dans la zone grise.

Application 3 : Calculer l’angle de réfraction limite pour les interfaces air/eau, air/verre et eau/-verre.

I La réflexion totale (n2 < n1)

Considérons maintenant le cas d’une réfraction dans un milieu moins réfringent. L’angle de réfractionest plus grand que l’angle d’incidence. Ainsi, en augmentant l’incidence, l’angle de réfraction atteint 90°.Cet angle limite d’incidence est donné par la troisième loi de Descartes n1 sin i1,lim = n2. Pour un anglesupérieur, il n’y a plus de rayon réfracté car l’équation de cette troisième loi n’a plus de solutions.

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http://www.sciences.univ-nantes.fr/sites/genevieve_tulloue/optiqueGeo/dioptres/dioptre_plan.php


Définition. Dans le cas d’une réfraction dans un milieu moins réfringent, on définit l’angle d’incidencelimite tel que tous les rayons d’incidence plus grande sont totalement réfléchi. On parle de réflexiontotale. L’angle de réflexion limite est défini par l’angle de réfraction i2 = 90°.En appliquant la troisième loi de Descartes, on trouve i1,lim = arcsin n2

n1.

Indice n1

Indice n2 < n1

Rayon limitei1

i2

Fig. 10 – Pour une incidence supérieure à l’incidence limite, les rayons sont totalement réfléchis et il n’y a pasde rayon réfracté.

Ce phénomène permet de confiner la lumière, comme dans les fibres optiques par exemple. On ne peutdonc pas voir au travers du dioptre avec une incidence trop grande, car les rayons ne le traversent pas.

Application 4 : Calculer l’angle d’incidence limite de la réflexion totale pour les interfaces eau/air,verre/air et verre/eau.

Remarque : Ces deux phénomènes sont complémentaires, grâce au principe de retour inversede la lumière. Lorsque la lumière va dans le milieu plus réfringent, l’angle de réfraction totaleexiste, et si on inverse le sens de la lumière, cet angle de réfraction limite devient l’angled’incidence limite de la réflexion totale.

3.5 Application à la fibre optique à saut d’indiceUne fibre à saut d’indice est composée d’un cœur cylindrique transparent d’indice nc = 1.62 entouré

d’une gaine elle aussi transparente d’indice ng = 1.52 (figure 11). On note (Ox) l’axe de révolution de lafibre optique. On note na = 1 l’indice optique de l’air.

On considère un rayon lumineux se propageant dans l’air et arrivant au niveau du cœur de la fibreoptique en O avec un angle d’incidence θ par rapport à l’axe (Ox).

Le rayon lumineux se propage sans perte par réflexion totale à l’interface cœur-gaine.

cœur nc

gaine ng

air na

air na

gaine ng

xO

✓

i✓2

I

C

Fig. 11 – Rayon lumineux se propageant par réflexion totale dans la fibre optique.

I Angle d’acceptance et ouverture numérique

Le trajet d’un rayon lumineux se propageant dans la fibre optique par réflexion totale est représentésur la figure 11.

Le phénomène de réflexion totale apparaît lorsque l’angle d’incidence i du rayon lumineux au niveaude l’interface cœur-gaine est tel que i > i` où i` est l’angle limite de réflexion totale. La relation entre lesangles du triangle OIC s’écrit θ2 + i+ π

2 = π, ou encore :

i = π

2 − θ2. (3.1)

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Lorsque θ augmente, l’angle de réfraction θ2 augmente aussi et donc i diminue de telle sorte que lorsqueθ dépasse une certaine valeur θ`, i devient plus faible que i`. Dans ce cas le phénomène de réflexion totalen’a plus lieu et il existe un rayon réfracté dans la gaine. De l’énergie lumineuse est perdue. Ainsi, il y aréflexion totale dans la fibre et donc propagation sans pertes que si θ < θ`.

i` est l’angle limite de réflexion totale à l’interface cœur-gaine dont l’expression est donnée par :

sin(i`) = ng

nc.

On considère le rayon incident sur la fibre optique faisant un angle θ` avec l’axe (Ox). La loi de Snell-Descartes appliquée au point O à l’interface air - cœur, avec na = 1 donne :

sin(θ`) = nc sin(θ2,`) . (3.2)

En combinant les équations (3.1) et (3.2), il vient :

sin(θ`) = nc sin(π

2 − i`)

= nc cos(i`).

En notant que cos2(i`) = 1 − sin2(i`) = 1 −(ng

nc

)2, on a sin(θ`) =

√n2

c − n2g. Finalement, l’ouverture

numérique s’écrit : ON = sin(θ`) =√n2

c − n2g = 0.56.

Propriété. Les rayons se propageant sans pertesdans la fibre optique sont compris dans un cône,appelé « cône d’acceptance », de demi-angle ausommet θ` dont l’expression est donnée par la rela-tion sin(θ`) =

√n2

c − n2g .

O✓`

Fig. 12 – Cône d’acceptance d’une fibre optique.

I Dispersion dans une fibre à saut d’indice

La fibre de longueur L = 10 km est éclairée par un faisceau conique de demi-angle au sommet θ` composéde rayons lumineux couvrant l’ensemble des valeurs d’angle d’incidence compris entre θ = 0 et θ = θ`. Cesdeux rayons parcourent la fibre en un temps différent :. Le rayon lumineux qui traverse le plus rapidement la fibre optique correspond au rayon incident parallèleà l’axe (Ox), c’est-à-dire présentant un angle d’incidence θ = 0 au niveau de l’entrée de la fibre.Ce rayon parcours une distance L à la vitesse v = c/nc dans le cœur de fibre. Son temps de parcoursest donc T1 = Lnc

c.

. Le rayon lumineux qui met le plus de temps à traverser la fibre optique est le rayon d’angle d’incidenceθ` à l’entrée de la fibre.

xO✓`

i`

i`d

L

S

P

Fig. 13 – Dépliement du trajet effectué par la lumière dans la fibre pour le calcul de T2.

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Afin de calculer la longueur d du trajet effectué par la lumière dans la fibre optique, on peut « déplier »le chemin effectué par le rayon (figure 13). Dans le triangle OSP , il vient :sin(i`) = L

dsoit d = L

sin(i`)= Lnc

ng. La lumière se propageant à la vitesse v = c/nc dans le cœur de

fibre, la durée de parcours de ce rayon est T2 = dnc

csoit T2 = Ln2

c

ngc.

La différence de temps de parcours s’écrit :

∆T = T2 − T1 = Ln2c

ngc− ncL

csoit ∆T = nc(nc − ng)

ng

L

c= 3.3 µs.

L’intensité du faisceau lumineux en entrée de la fibre est maintenant modulée de telle sorte qu’on injectedans la fibre des impulsions lumineuses de durée τ � ∆T répétées avec une période Tr.

La différence de temps de propagation entre les différents rayons lumineux composant le faisceau incidentsur la fibre optique conduit à un étalement temporel des impulsions lumineuses. Comme τ � ∆T , la duréed’une impulsion en sortie de la fibre est donnée par ∆T correspondant à la différence de temps de parcoursentre les rayons extrêmes, c’est-à-dire le rayon le plus rapide (θ = 0) et celui dont la durée de parcours estla plus longue (θ = θ`). L’intensité en sortie de la fibre en fonction du temps est représentée sur la figure14.

Tr

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t

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I

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Fig. 14 – Intensité lumineuse en sortie de fibre optique.

Définition. Le phénomène d’étalement temporel des impulsions lumineuses lors de la propagation dansune fibre optique est appelée dispersion intermodale. Ce phénomène est dû à la différence de tempsde propagation entre les différents rayons lumineux compris dans le cône d’acceptance de la fibre.

Pour éviter que deux impulsions successives ne se superposent en sortie de fibre, il faut que la duréeentre deux impulsions soit supérieure à la durée d’une impulsion en sortie de fibre soit Tr,min ≥ ∆T .

Une impulsion représente un bit d’information. On en déduit le débit maximal de la fibre : Dmax =1/Tr,min soit un début de 3.0× 102 kbits · s−1.

Remarque : On a 1 octet = 8 bits donc la taille du fichier est C = 100 Mo = 800 Mbits. Letemps nécessaire au transfert de ce fichier est donc : ∆T = C/Dmax = 2.7× 103 s ≈ 44 min .

Le temps de transfert de ce fichier est très long comparé à ce qui est observé dans la viecourante. Ceci s’explique par le fait que les fibres optiques utilisées en télécommunication nesont pas des fibres à saut d’indice mais à gradient d’indice. Dans ce type de fibre, l’indiceoptique varie continûment entre le cœur et la gaine et le rayon lumineux ne se propage pasen ligne droite mais suivant une trajectoire courbée comme pour un mirage. Grâce à cela,l’ensemble des rayons ont quasiment le même temps de parcours dans la fibre ce qui permetdonc de réduire l’effet du phénomène de dispersion sur le débit de la fibre.

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4 La réflexion sur un miroir plan4.1 Définition

Définition. Unmiroir plan est un dispositif qui réfléchit totalement la lumière. La réflexion sur un miroirse fait en conservant l’angle d’incidence.

incident réfléchii1 i1

Fig. 15 – Schéma d’un miroir plan : l’angle d’incidence lors de la réflexion est conservé

Si l’on considère un rayon lumineux incident comme un vecteur, le rayon réfléchi sera le même vecteurdont la coordonnée sur l’axe orthogonal au plan du miroir a été inversée. Il s’agit d’une inversion du sensde propagation de la lumière.

4.2 Construction d’une image

Définition. L’image d’un objet ponctuel est située à l’endroit où semblent se croiser les rayons lumineuxémergents après la réflexion sur le miroir.

Propriété. Dans le cas du miroir plan, l’image d’un point objet est son symétrique par rapport au plandu miroir.

Objet×

Image×‖‖

Fig. 16 – Construction d’une image après rélexion sur un miroir plan

L L L Attention ! Pour construire l’image d’un miroir, on utilise cette propriété et non pascelle sur la conservation de l’angle d’incidence de la définition.

Remarque : Les traits en pointillé sont des traits de construction et ne correspondent pas àde véritables rayons lumineux.

Méthode pour tracer le rayon émergent à travers un miroir :1. sans tracer de rayons, construire le point image comme symétrique du point objet par rapport au le

plan du miroir ;2. tracer un rayon quelconque issu du point objet jusqu’au miroir ;3. tracer en pointillé la droite partant du point image jusqu’au point d’impact du rayon incident sur le

miroir ;4. poursuivre le trait de construction pointillé en tant que rayon lumineux.

Application 5 : Tracer l’image de l’objet AB dans la situation ci-dessous.

A×

B×

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4.3 Caractère virtuel ou réel de l’image d’un objetDans l’exemple de la figure 16, on remarque que l’image est située derrière le miroir. Les rayons lumineux

réfléchis semblent provenir de la position de cette image, mais ils n’en proviennent en réalité pas. Si onplace un écran sur le lieu physique de l’image, on n’observera rien dessus. Par contre, pour notre œil, toutse passera comme si les rayons proviennent effectivement de l’image.

Définition. Lorsque les rayons émergents semblent provenir de l’image sans réellement s’y croiser, on parled’image virtuelle. Dans ce cas, on ne peut pas la voir sur un écran placé sur sa position.

Nous verrons par la suite des cas où les rayons émergents se croisent réellement, permettant ainsi àl’image d’être visible sur un écran. Dans ce cas, nous parlerons d’image réelle.

Références[1] http://www.sciences.univ-nantes.fr/sites/genevieve_tulloue/optiqueGeo/dioptres/

dioptre_plan.php

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optique 1 fondements de l’optique géométrique

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