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I PRINCIPES FONDAMENTAUX
1 Introduction
2 Principes de l’optique geometrique
3 Verifications experimentales et commentaires
3.1 Principe.1
3.2 Principe.2
3.3 Principe.3 : Lois de Snell-Descartes
3.3.1 Reflexion
3.3.2 Refraction
4 Proprietes des indices
5 Construction du rayon reflechi et du rayon refracte.
5.1 n2 n1
5.2 n2 n1
II APPLICATIONS AUX SYSTEMES PLANAIRES
6 Miroirs plans
6.1 Image d’un point
6.2 Images et objets reels et virtuels
7 Dioptres plans
7.1 Image d’un point lumineux
7.2 Formules du dioptre plan dans l’approximation stigmatique
8 Lames a faces paralleles
8.1 Marche d’un rayon lumineux
8.2 Deplacement lateral dans le cas n1 n3
8.3 Image (approche´e) d’un point lumineux (n1 n3)
9 Prisme
9.1 Marche d’un rayon lumineux
9.2 Conditions d’emergences
9.3 Cas des petits angles
III CONDITIONS de GAUSS
10 De´finition
11 Image d’un point lumineux
IV LE DIOPTRE SPHERIQUE
12 De´finitions
13 Conventions
14 Relations fondamentales du dioptre spherique
15 Exercices et remarques
V LENTILLES MINCES
16 De´finitions
17 Lentilles minces
18 Bords des lentilles minces
19 Lentilles convergentes, lentilles divergentes
20 Position de l’image
21 Points particuliers de l’axe optique
22 Construction de l’image d’un petit objet AB
23 Formules des lentilles minces
24 Vergence
25 Systeme de lentilles
VI PRINCIPE de FERMAT
26 Chemin optique
27 Principe de Fermat
28 Mise en garde
Premiere partie PRINCIPES FONDAMENTAUX
1 Introduction.
La lumiere naturelle (par ex. la lumiere solaire) est une superposition d’ondes electromagnetiques de longueurs d’ondes l differentes. On sait aussi que cette onde est quantifiee : Existence de “grains de lumiere” appeles :Photons. En principe, pour n’importe quelle longueur d’onde ces deux aspects coexistent toujours. Cependant, pour les tres grandes longueurs d’onde (ondes radio et plus…), la nature corpusculaire de la lumiere est difficilement décelable. Aux tres petites longueurs d’onde (rayons g ), c’est au contraire la nature corpusculaire qui est le plus facilement mise en évidence (collisions directes de photons avec d’autres particules en physique des particules). La lumiere visible est en quelque sorte a mi-chemin : l’aspect ondulatoire peut y etre aussi important que l’aspect corpusculaire ; tout de´pend du type de phenomenes etudies. dans l’etude de la lumiere rencontrant les objets d’e´chelle macroscopique, la petitesse des longueurs d’onde (l 10 7cm) du visible vis a` vis des grandeurs des objets qu’elle rencontre (L 1cm et plus) a permis d’elaborer une theorie géométrique de la propagation des ondes lumineuses : L’optique geometrique.
On oublie l’aspect ondulatoire et corpusculaire de la lumiere et on montre qu’un tres grand nombre de phenomenes lumineux observe´s peut se deduire des principes suivants :
Principe.1. Il existe des rayons lumineux qui restent inde´pendants les uns des autres (pas d’interaction entre eux).
Principe.2. Dans un milieu homogene, transparent et isotrope, les rayons lumineux sont des lignes droites.
Principe.3. A la surface de separation de deux milieux, les rayons lumineux obeissent
aux lois de Snell-Descartes.
3 Verifications expérimentales et commentaires.
3.1 Principe.1.
Definition. On appelle rayon lumineux, toute courbe suivant laquelle se propage la lumiere.
Remarque.1. Un rayon lumineux n’a pas d’existence reelle car pour isoler un rayon lumineux, il faudrait faire passer la lumiere par une ouverture de plus en plus petite et par consequent d’une dimension devenant du meme ordre de grandeur que la longueur d’onde de cette lumiere ; ce qui contredit nos hypotheses. D’ailleurs, si on fait l’experience, on obtient un nouveau phenomene : La Diffraction, qui ne peut etre decrite uniquement a partir des principes de l’optique geometrique (fig.2).
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