Chapitre2 optique_2013

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optique_2013Étude des systèmes optiques simplesÉtude des systèmes optiques simplesÉtude des systèmes optiques simples

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  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    1/83

    Chapitre 2Chapitre 2

    tude des systmes optiques simplestude des systmes optiques simples

    Miroir et dioptre plans Lame faces parallles Prisme Dioptre sphrique Miroir sphrique

    1

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

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    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

    Systme optique / centrSystme optique / centr Systme optique :

    Ensemble de milieux transparents (homogne et isotropes) spars

    par des surfaces rfractantes (dioptres) ou rflchissantes (miroirs).

    Systme optique centr: tous les lments sont centrs

    sur un mme axe nomme axe optique.

    On distingue trois catgories de systmes :Les systmes dioptriques : (que des dioptres).Les systmes catadioptriques: (des dioptres et des miroirs).

    Les systmes catoptriques : (que des miroirs).

    2

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    3/83

    Imagedunpoint

    Imagedunpoint 2- Miroir plan2- Miroir plan

    n miroir plan est une surface plane capable de rflchir la lumire

    presque en totalit.

    A : Objet rel :

    A : Image virtuelle.

    !ormule de con"ugaison

    d#un miroir plan

    Ob"et et image sont symtriquesparrapport au miroir

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

    $e triangle %&' et %&'

    sont gaux

    2-1 : !ormule de con"ugaison

    d#un miroir plan :

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

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    Miroirplan

    Miroirplan

    A : Objet virtuel

    our le miroir plan l#ob"et et l#image

    sont tou"ours de nature oppose

    A : image relle

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

    4

    2-2 :Image dun o!et ponctuel2-2 :Image dun o!et ponctuel

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

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    A

    B

    5

    Miroir plan

    B

    A

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

    %*: ob"et rel

    %*: image +irtuelle

    Miroirplan

    Miroirplan

    $e grandissement linaire est:

    ,ans le cas du miroir plan-

    " limage est donc # droite $ et de mme taille

    que l#ob"et.

    2-% : Image dun o!et tendu2-% : Image dun o!et tendu

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

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    Miroirplan

    Miroirplan

    a !ranslation

    $orsque le miroir se dplace de d- limage correspondante se

    dplace de /d

    b "otation

    $e miroir tourne dun angle - l#image

    tourne dans le mme sens de /

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

    6

    2-& : 'placement du miroir2-& : 'placement du miroir

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    7/83

    A

    7

    Miroir plan

    A

    Espaces objet et image rels Espaces objet et image virtuels

    r

    i

    Objet rel mage virtuelle

    A!e opti"ue

    #umi$re

    %

    #e miroir plan est stigmati"ue pour tous les points

    &e lespace.

    '

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

    2-5 :Stigmatisme rigoureux ?2-5 :Stigmatisme rigoureux ?

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

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    IImage

    dunpo

    int

    mage

    dunpo

    int

    I

    #$inition : n dioptre est une surface de sparation

    entre deux milieux d#indice diffrent

    A%: 0ource- Ob"etrelA&: 'mage +irtuelle

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

    La position de limage A2dpend de langle dincidence i(

    pas de stigmatisme rigoureux. 8

    %- 'ioptre plan

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

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    (e dioptre plan est stigmatique pour :- les points linfini

    - lespoints de la surface (ce cas est

    'ioptreplan

    as de stigmatisme rigoureux

    %-,: Stigmatisme rigoureu .%-,: Stigmatisme rigoureu .Chap. 2 Sys. Opt. Simple

    $a position de l#image Adpendde l#angle d#incidence i

    9

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    10/83

    'ioptreplan ,ans les conditions de 1auss

    (petits angles)- la relation de+ient

    %2%

    /

    n2 n

    /

    3elation de con"ugaison d#un dioptre plan

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

    10

    %-2 : Image dun point%-2 : Image dun point

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

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    si n24 n/- % est tou"ours plus loignde la

    surface du dioptre que %5 in+ersement si

    n26 n/- % est tou"ours plusprochede cette

    surface queA.

    'ioptreplan

    emarquesemarquesChap. 2 Sys. Opt. Simple

    A%: Ob"etrel

    A&

    : 'mage +irtuelle

    % et son image % sont tou"ours :

    7 situs sur la mme normale au dioptre

    7 situs du mme c8t du dioptre

    7de nature diffrente: si lun est rel- lautre

    est +irtuelet rciproquement.

    i2

    i/

    n26 n/

    i2

    i/

    n24 n/

    11

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

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    B

    A

    n n

    A

    B

    12

    )*Cas o+ n n

    Espaces objet rel

    et image virtuelEspaces objet virtuel

    et image rel

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

    3-3 :3-3 : Image dun o!et tenduImage dun o!et tendu

    %* : ob"et rel

    A!: image +irtuelle

    $#image d#un ob"et plan parallle au dioptre est une image plane

    parallle au dioptre et de mme dimension. $e dioptre est alors

    aplantique.$e grandissement linaire est:

    'ioptreplan

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

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    1"

    0oit % un lment ponctuel du

    poisson se trou+e 9 2 m de la paroi .

    rou+er la position de l#image %

    de % 9 tra+ers le dioptre eau7air.

    En dduire l#image globale du

    poisson.

    '(ercice : Image dun poisson

    dans un aquarium

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

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    14

    % %#

    n 2&'

    A# $ n % 1."" &

    Solution : Image dun poisson

    dans un aquarium

    n poisson qui l#on croit tre 9 ;

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    15/83

    CHAP . 1CHAP . 1 gnralitsgnralits

    proprits du raon lumineu!proprits du raon lumineu! indice optiqueindice optique lois de "nell#Descarteslois de "nell#Descartes Les limites de la rfractionLes limites de la rfraction $space o%&et'image # rel'(irtuel$space o%&et'image # rel'(irtuel "tigmatisme rigoureu! ' approch"tigmatisme rigoureu! ' approch # Conditions de )auss# Conditions de )auss

    CHAP . *CHAP . * # Miroir plan# Miroir plan

    +elation de con&ugaison+elation de con&ugaison # Dioptre plan# Dioptre plan

    +elation de con&ugaison+elation de con&ugaison

    appelappel

    Ch 2 S O t Si l

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    16/83

    16

    Cas o+ n( n2

    A A,

    i(i2

    i2

    i-

    A

    n( n2 n(

    ' ' A!e

    opti"ue

    )( )2e

    &- (ame 0 1aces parallles&- (ame 0 1aces paralllesChap. 2 Sys. Opt. Simple

    MMarchedu

    nrayonlumineu-

    #$inition : ne lame constitue une association de deux dioptres

    plans ==- les indices extrieurs tant identiques.

    n(sin i( n2sin i2 n(sin i-

    i( i-

    La lame ne modi'ie pas la directiondes ra(ons lumineux. )lle a pour e''et de

    pro*o+uer un dcalage latral entre le ra(on incidentet le ra(on mergent.

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

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    ,ans les conditions de -auss la position de Apar rapport / A scrit $

    4-1 :4-1 :Image dun point o!et 3Image dun point o!et 3

    Lamefacespara

    llles

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

    17

    A : objet rel

    A

    : image virtuelle

    Ch 2 S O t Si l

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    18/83

    DI

    OPTRE

    SP

    HRIQUE

    DI

    OPTRE

    SP

    HRIQUE

    D,-P+$ "PH/+,0$D,-P+$ "PH/+,0$

    onca*e$ >

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    19/83

    21

    #invariant /on&amental &u )S scrit0

    .

    ..I3

    C3n

    I3

    C3n =

    i

    i

    A

    nn

    %ppliquons la relation des sinus

    au triangle ?'% :

    uis au triangle ?'%:

    (2)

    (/)

    .

    ..

    I3

    C3n

    I3

    C3n =

    n ) n*

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    20/83

    22

    1- Formule de conjugaison1- Formule de conjugaisonavecavec origineorigine

    au sommetau sommet

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

    #invariant /on&amental &u )S scrit0

    I3C3n

    I3C3n =

    Con&itions &e

    1auss 0 S

    elation &e

    Chasles

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    21/83

    23

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

    SC

    'nn

    'SA

    'n

    SA

    n =

    /i!e la position &e A in&pen&amment &u choi! &u rayon AM3con&itions &e 1auss4

    n n

    A A

    5ormule &e conjugaison avec origine au sommet 0

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    22/83

    b +randissementb +randissement

    avecavec origine au sommetorigine au sommet

    %ttention au signe des angles: positifs dans le sens trigonomtrique-

    ngatifs en sens in+erse (sens des aiguilles d#une montre).

    n i ni

    B

    A

    B

    A

    6i

    i

    S

    n 'n

    C

    24

    %

    %%

    n , n*

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    25

    2- Formule de conjugaison2- Formule de conjugaisonavecavec origineorigine

    au centreau centre

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

    #invariant /on&amental &u )S scrit0

    I3C3n

    I3C3n =

    Con&itions &e

    1auss 0 S

    elation &e

    Chasles

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    24/83

    b +randissementb +randissement

    avecavec origineorigine

    au centreau centreA A

    n n

    VCS

    'nnCA'n

    'CA

    n ==

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

    a -ormule de conjugaisona -ormule de conjugaison

    +randissement+randissement

    linairelinaire

    26

    B

    A

    B

    A

    6i

    i

    S

    n 'n

    C

    %ppliquons le thorme de hals

    aux triangles : (?%*) et (?%*)

    n , n*

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    25/83

    appelappel

    27

    D,-P+$ "PH/+,0$D,-P+$ "PH/+,0$

    -ormule de conjugaison

    et grandissement avec

    origine au sommet

    Linvariant $ondamental :

    ...

    I3

    C3nI3

    C3n =

    Miroir PlanMiroir Plan

    -ormule de conjugaison

    et grandissement

    Dioptre PlanDioptre Plan

    -ormule de conjugaison

    et grandissement

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    26/83

    -oyer objet : ?#est le point con"ugu dont l#image est 9l#infini sur l#axe optique.

    f0 &istance /ocaleobjet20 /oyerobjet 'nn

    nSCSFf

    ==

    SC

    'nn

    SF

    n =

    a -oyer objet/ distance $ocale objeta -oyer objet/ distance $ocale objet

    et plan $ocal objetet plan $ocal objet

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

    objet A au /oyer image A 6 lin/ini

    $e plan perpendiculaire 9 l#axe optique en ! est leplan focal ob"et.

    F

    0.-.O

    nn

    28

    SC

    'nn

    'SA

    'n

    SA

    n =

    A* 1 l

    A

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    27/83

    b -oyer image/ distance $ocaleb -oyer image/ distance $ocale

    image et plan $ocal imageimage et plan $ocal image

    n'n

    'nSC'SF'f

    ==

    oet A / lin'ini image A au 'o(er imag

    23$ 'o(erimagef3$ distance 'ocaleimage

    SC

    n'n

    'SF

    'n =

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

    -oyer image : ?#est le point con"ugu dont l#ob"et est 9l#infini sur l#axe optique.

    $e plan perpendiculaire 9 l#axe optique en !est leplan focal image.

    0.-.I

    F

    n

    n

    29

    SC

    'nn

    'SA

    'n

    SA

    n =

    A 1 l

    A*

    Chap 2 Sys Opt Simple

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    28/83

    i les 'o(ers sont 6 lin/ini le

    s(stme est dit :A5OCA#:.

    *our un syst$me opti"ue7 les /oyers principau!

    image et objet sont uni"ues.

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

    30

    le dioptre plan ralise

    un systme a$ocal.

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    29/83

    +emarques+emarquesChap. 2 Sys. Opt. Simple

    SF

    n

    'SF

    'n

    SA

    n

    'SA

    'n==

    F FC S

    ?es relations permettent de placer un foyer quand on conna@t l#autre.

    31

    $es distances focales ont des signes opposs.$es foyers sont tous les deux rels ou tous les deux +irtuels.

    $e milieu du segment A!!B coCncide a+ec celui du segment A0?B

    'l n#y a "amais de foyer entre 0 et ?.On a : 5

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    30/83

    3- Autres ormes de la relation deconjugaison

    1=+ SA

    SF

    'SA

    'SF"elation de #escartes

    "elation de 2e3ton

    avec origine au( $oyers

    5 5,

    A A,S

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

    32

    SF

    n

    'SF

    'n

    SA

    n

    'SA

    'n==

    elation &e Chasles

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    31/83

    4- Vergence dun4- Vergence dundioptredioptre

    4est la quantit :4est la quantit :

    SF

    n

    'SF

    'n

    SC

    n'nV ==

    =

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

    0i D 6 > (f6 >)

    33

    0i D 4 > (f4 >) dioptre con+ergent

    dioptre di+ergent

    mesure en dioptriemesure en dioptrie

    qd " est en 5m6qd " est en 5m6

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    32/83

    ?onca+e n 4 n# ?on+exe n 6 n#

    ,ioptre con+ergent ,ioptre con+ergent

    Dioptresconvergents

    ;n dioptre est con*ergent si les 'o(ers sont rels et

    son centre est situ dans le milieu le plus r'ringent .

    p y p p

    n n n n

    34

    SF

    n

    'SF

    'n

    SC

    n'nV ==

    =

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    33/83

    ?onca+e n 6 n# ?on+exe n 4 n#

    ,ioptre di+ergent ,ioptre di+ergent

    Dioptresdivergents

    ;n dioptre est di*ergent si les 'o(ers sont *irtuels et son

    centre est situ dans le milieu le moins r'ringent .

    n nn

    n

    p y p p

    35

    SF

    n

    'SF

    'n

    SC

    n'nV ==

    =

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    34/83

    5

    SC5

    B

    A

    n( n2

    A

    B

    Utilisation de 3 rayons particuliers :

    8out rayon passant par 5 ressort &u 3)S4 99 6 la!e opti"ue.

    8out rayon 99 6 la!e opti"ue merge &u 3)S4 en passant par 5.

    8out rayon passant par le centre C &u &ioptre nest pas &vi.

    36

    7a 4onstruction de limage dun objet A8

    p y p p

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    35/83

    7b 4onstruction de limage dun objet A8

    p y p p

    n < n

    37

    5S

    C 5

    B

    A

    nn,

    A,

    B,

    ,ioptre di+ergent

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    36/83

    appelappel

    38

    D,-P+$ "PH/+,0$D,-P+$ "PH/+,0$

    -ormule de conjugaison

    et grandissement :

    Linvariant $ondamental :

    #istances $ocales

    9ergence dun dioptre

    FA

    SF

    'SF

    'A'F==

    .

    ..I3

    C3n

    I3

    C3n =

    SF

    n

    'SF

    'n

    SC

    n'nV ==

    =

    - d i- d i 0l $ lChap. 2 Sys. Opt. Simple

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    37/83

    39

    :

    5,SC5

    n n,

    *5O

    -oyers secondaires/-oyers secondaires/ 0lan $ocal

    objet et 0lan $ocal image

    : ( foyer secondaire ob"et).

    :, ( foyer secondaire image).

    *5O: plan focal ob"et

    *5: plan focal image

    55,

    n,n

    *5

    :,

    *5

    5,

    *5O

    5

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    38/83

    :

    A,

    5,SC5

    A

    n *5

    )ioptre convergent 3n; n,4

    40

    - a !onstruction dun ra"on#uelcon#ue

    $%n utilisant le o"er secondaireimage&

    ous les rayons parallles 9 %' con+ergent 9 la sortie en :,

    ( foyer secondaire image).

    out point appartenant au plan focal image est appel $oyer

    secondaire image :,.

    n,

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    39/83

    A

    5SC5

    A

    n*5

    41

    - a !onstruction dun ra"on#uelcon#ue

    $%n utilisant le o"er secondaireimage& n,

    )ioptre convergent 3n; n,4

    :

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    40/83

    :

    5SC5A

    n*5O

    A

    42

    b 4onstruction dun rayon quelconque

    5'n utilisant le $oyer secondaire objet6

    On trace un rayon passant par le centre ? du dioptre et le

    foyer secondaire

    .

    $e rayon rfract est parallle 9 ?

    On cherche lintersection du rayon incident a+ec le plan

    focal ob"et.

    n,

    )ioptre convergent 3n; n,4

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    41/83

    b 4onstruction dun rayon quelconque

    5'n utilisant le $oyer secondaire objet6

    43

    5SC 5

    A

    n *5O

    :

    n,

    n< n

    )ioptre &ivergent

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    42/83

    '- (randissement $linaire&transversal

    FA

    SF

    'SF

    'A'F==

    CA

    'CA

    AB

    'B'A==

    lorigine au sommet 0lorigine au sommet 0

    lorigine au centrelorigine au centre00

    lorigine prise au! /oyers 0lorigine prise au! /oyers 0

    AB

    'B'A=

    SA

    'SA

    'n

    n

    AB

    'B'A== !

    6i

    iA

    !

    A

    n 'n

    =

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

    44

    Ch 2 S O t Si l

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    43/83

    ; "elation de Lagrange

    >r

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

    n3 n

    n n

    A

    !

    Linvariant de Lagrange 45

    Chap 2 S s Opt Simple

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    44/83

    9- randissement

    angulaire

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

    n3 n

    n n

    A

    !

    On appelle grandissement angulaire le rapport des angles et que font les rayons incidents et mergent correspondant.

    46

    -ormule de Lagrange

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    45/83

    appelappel

    47

    D,-P+$ "PH/+,0$D,-P+$ "PH/+,0$

    -ormule de conjugaison

    et grandissement :

    Linvariant $ondamental :

    #istances $ocales

    9ergence dun dioptre

    FA

    SF

    'SF

    'A'F==

    .

    ..I3

    C3n

    I3

    C3n =

    SF

    n

    'SF

    'n

    SC

    n'nV ==

    =

    -ormule de Lagrange

    )tigmatisme

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    46/83

    les points de eierstrass (ou points d#Foung) ob"et et image

    )tigmatismerigoureu* +

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

    48

    $e dioptre sphrique est rigoureusement stigmatique pour :

    son centre (car ob"et et image sont confondus).

    $es points de la surface du dioptre.

    !as du dioptre!as du dioptreChap. 2 Sys. Opt. Simple

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    47/83

    !as du dioptre!as du dioptreplanplan

    1randissement

    .

    .

    S3

    n

    S3

    n=

    49

    Equivalent au : ,ioptre sphrique de rayon infini

    elation de

    on"ugaison

    #ioptre plan#ioptre Sp=rique

    % 1SA'SA

    'n

    n

    AB

    'B'A==

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    48/83

    onca*e ou con*ergent

    0

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    49/83

    7 le long de laxe principal- le sens

    positif sera tou"ours le sens de la

    lumire incidente.7 perpendiculairement 9 laxe

    principal- le sens positif sera

    tou"ours dirig +ers le haut de la

    figure.

    7 le sens trigonomtrique sera- quant

    9 lui- le sens positif pour les angles.

    ?onditions gnrales dtude

    51

    )- *elation de con+ugaison

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    50/83

    A A

    i 6

    i

    'C S

    52

    )- *elation de con+ugaisonet grandissement avecavec origineorigine

    au sommetau sommeta< 5ormule &e conjugaisona< 5ormule &e conjugaison

    m

    iroirsph

    rique

    ,ans l#approximation de 1auss & et 0 sont confondusOn a :

    5 5

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple$es triangles : (?'%) et (?'%)

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    51/83

    53

    emar"ue#es relations &e conjugaison et &e gran&issement &un MS se

    &&uisent &e celles &un &ioptre sphri"ue en posant 0 n, < n

    G 7 i i G 7 G H i iG 7

    $a loi de la rflexion : i G 7 i 7 G 7

    H G /

    !ormule de con"ugaison

    a+ec origine au sommeta+ec origine au sommet

    di tChap 2 Sys Opt Simple

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    52/83

    - randissementaec origine au

    sommet

    i G 7 i

    Les 'ormules de conugaison et de grandissement peu*ent se dduire de celles du

    dioptre sp?ri+ues en posant n % @ n

    m

    iroirsph

    rique

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

    54

    C

    6

    i

    i

    A

    !

    A

    !

    / !ormules de con"ugaison etChap. 2 Sys. Opt. Simple

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    53/83

    /7 !ormules de con"ugaison et1randissements linaire

    Avec origine au centreAvec origine au centre

    CA

    'CA=

    Avec origine au /oyerAvec origine au /oyer

    FA

    SF

    'SF

    'A'F==

    CS'CACA211 =+

    m

    iroirsph

    rique

    :helmholtzLagrangedeFormule 1G = 55

    C

    6

    i

    i

    A

    !

    A

    !

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    54/83

    C

    S

    5

    Miroir concave convergent56

    - /osition des fo(ers

    -oyer objet objet A au /oyer objet image A 6 lin/ini

    Le $oyer objet est

    au milieu de

    f0 &istance /ocaleobjet20 /oyerobjet

    A* 1 l

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    55/83

    CS

    5 ou 5

    Miroir conve!e &ivergent57

    0o(erimage

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

    -oyer imageoet A / lin'ini image A au 'o(er image

    - -

    les deux foyers principaux dunmiroir sphrique sont confondus et

    de mme nature- sont rels si le

    miroir est conca+e- +irtuels si le

    miroir est con+exe.

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    56/83

    B

    5SCA

    $gles &e construction 08out rayon passant par le centre &u miroir se r/lchit sur lui m=me>

    8out rayon parall$le 6 la!e opti"ue est r/lchi en passant par le

    /oyer 5 ? 5 &u miroir >

    8out rayon "ui passe par le /oyer 57 est r/lchi parall$lement 6

    la!e opti"ue.

    A

    B

    58

    I7 ?onstruction de limage dun ob"et

    m

    iroirsph

    rique

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    57/83

    I7 ?onstruction de limage dun ob"et

    3emarque :7 $e miroir conca+ene donne "amais d#image +irtuelled#un ob"et +irtuel.

    7 $e miroir con+exene donne "amais d#image relled#un ob"et rel.

    miroir

    sphrique

    59

    CS

    5,

    B,

    A, A

    B

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

    1 a !onstruction dun ra(on

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    58/83

    ous les rayons parallles 9 %' - aprs rflexion sur le miroir con+ergent

    en un point - appelfoyer secondaire image-

    .!.' ''.!.'

    %

    1- a !onstruction dun ra(onquelconque "2n utilisant le fo(er secondaire

    image#

    miroirsphrique

    60

    C

    S

    5,

    Jiroir conca+e con+ergent

    CS

    5,

    %

    Jiroir con+exe di+ergent

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    59/83

    9ergence dun miroir sp=rique 9ergence dun miroir sp=rique

    n miroir con+exeest di+ergent(D 6 >).

    On appelle +ergence du miroir- la quantit note D :

    61

    $#unit 0.' de +ergence est le m)-

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    60/83

    les points de sa sur$ace r$lc=issante.

    )tigmatismerigoureu* +

    miroirsphrique

    62

    Les seuls points rigoureusement stigmatiques pour unmiroir sp=rique sont:

    son centre de courbure 4

    !as du miroir!as du miroirChap. 2 Sys. Opt. Simple

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    61/83

    !as du miroir!as du miroirplanplan

    1randissement

    63

    Equivalent au : Jiroir sphrique de rayon infini

    elation de

    on"ugaison

    @iroir plan@iroir Sp=rique

    % 1

    SC'SASA

    211 =+ 'SASA =

    Chapitre IIIChapitre III

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    62/83

    &3&4252& '/467U2&

    !284*2&

    Chapitre IIIChapitre III

    %ssociation de deux systmes centrs64

    !oyers et plans focaux

    !oyers principaux

    lans focaux

    0ystmes dioptriques 9 foyers lans et points principaux

    ,istances focales et +ergence

    oint nodaux !ormules des systmes centrs

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    63/83

    0F0EJE0 O'KE0 ?EL3E0

    #$inition :

    n systme centr est constitu par des suites de

    milieuxtransparents- spars par desdioptres(plans ou sphriques) et +entuellement des

    miroirs.

    outes ces surfaces sont centrs sur un mme axe

    appel axe optique ou axe principal.

    65

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    64/83

    27 !ormules de $agrange &elmholtM

    doN la relation de $agrange7&elmholtM entre lob"et %* et son image

    %*:

    0

    F0:EJE0

    ?EL:3E0

    ?as d#un systme centr dioptrique

    66.*.%.n.%*n =

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    65/83

    & -oyers et plans $ocau(

    n faisceau cylindrique

    incident parallle 9 laxe

    optique - merge en passant

    par ! (foyer principal image).

    n faisceau de rayons

    lumineux- issus de !- merge

    paralllement 9 laxe optique.

    !oyers principaux

    0F0:EJE0?E

    L:3E0

    67

    0.-.O0.-.I

    0i les foyers ob"et et image sont 9 distance

    finie - le systme est 9 foyers.

    0ils sont re"ets9 linfinile systme est afocal.

    3 ,oints et ,lansChap. - 0 Syst. Opt. centrs.

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    66/83

    3- ,oints et ,lansprincipau*

    $es plans principaux sont deux

    plans con"ugus tel que legrandissement linaire est gal

    9H2.

    0

    F0:EJE0

    ?EL:3E0

    est le plan principal ob"et

    est le plan principal image.&et &sont les points

    principaux de laxe du systme

    centr.

    $a distance && mesure

    linterstice du systme.68

    Chap. - 0 Syst. Opt. centrs.

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    67/83

    $e plan principal image 0estl#ensemble des points

    d#intersection desincidents

    parallles9 laxe et des mergents

    correspondants passant par -

    .

    /lansprincipaux

    $eplan principal ob"et est

    l#ensemble des pointsd#intersection desincidents passant

    par !et des mergents

    correspondantsparallles 9 laxe.

    69

    0*

    0

    terminer les plansChap. - 0 Syst. Opt. centrs.

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    68/83

    70

    terminer les plansprincipaux

    **O

    '

    **

    ',

    Chap. - 0 Syst. Opt. centrs.

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    69/83

    es plans anti-principaux

    $es plans anti principaux sont deux plans con"ugus entre lesquels

    le grandissement est gal 9 72

    F, F', H et H' sont les pointsF, F', H et H' sont les points

    cardinaux du systecardinaux du systeopti!ue"opti!ue"

    71

    Chap. - 0 Syst. Opt. centrs.

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    70/83

    4- istances focales etergence

    distance focale ob"et

    distance focale image

    B

    !%

    *%utgu

    %!

    %*utgu ==

    AA..B ununOr&!

    !&

    n

    n

    %!

    !%

    n

    n

    %*

    *%

    !%

    *%n

    %!

    %*n

    AA.

    A

    AA.

    A

    AA

    AA

    AAA.. ===

    .AAAAAA

    n

    n

    f

    f

    &!

    !&

    %*

    *%aussi ==+== 1 $es distances focales sont

    tou"oursde signe contraires.

    &!!&nnidentiquessontextrmesmilieuxles$orsque == AAA: 72

    & &

    On applique la formule de $agrange7&elmholtM au couple %*- %*

    ;ergenc Chap. - 0 Syst. Opt. centrs.

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    71/83

    $e systme est con+ergentsi D 4 > 4 >

    ge

    ==

    &!n

    !&nD

    $a +ergencedonne pour les dioptres sphriques est +alable pour les

    systmes centrs.

    73

    $e systme est di+ergentsi D 6 > 6 >

    Chap. - 0 Syst. Opt. centrs.

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    72/83

    Construction de limage dun objet

    Systme centr convergent

    B

    A

    A,

    B,

    * *,

    5' ',

    5

    lacer les lment cardinaux : ! 5 !5 & et &

    !aire la construction a+ec les deux rayons particuliers (passant par

    ! et == 9 l#axe)

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    73/83

    A

    @ @

    i ir rI

    S

    I

    S

    )

    ,1

    n( (

    Les 4 relations d3un prisme5

    +=+=

    ==

    3ii'rr3

    irn

    rni

    sinsin

    sinsin

    75

    BC

    C

    4- 5risme4- 5risme

    Dfnition: 5ilieu transparent d rB# = "i ? iB# > "r ? rB# = i ? iB- @'n compte i et r "?# dans le sens trigonomtrique , i< , rA et "?# en s

    B@

    ,2

    Chap. 2 Sys. Opt. Simple

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    74/83

    !omme nC) le ra(on &6 donne tou+ours un ra(onrfract : 4out ra(on incident pntre donc dans leprisme. /ar contre sur la deuxime face pour que lera(on merge du prisme il faut que l

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    75/83

    Conditions d'mergence duConditions d'mergence du

    rayonrayon5rism

    e

    5rism

    ea- !ondition impose au prisme :

    |r |l@l r l@lA C r l

    r C lA r l

    !omme la plus grande aleur

    de r estl

    "i = GH : incidence rasante# A r @ l est tou+ourssatisfaite.@ r l"la aleur maximalede r lest Hl @ 2l

    A 2l

    77

    - !ondition sur langleChap. 2 Sys. Opt. Simple

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    76/83

    - !ondition sur l angledincidence

    #

    #i

    i ra(on rasant

    r

    l

    I

    1 I

    Angles

    &inci&ence

    tels"uei

    iB

    Emergence &u prisme

    Or A r%rD r A r

    r rma! l r min r A l r @ ? l

    *our lmergence rasant 0 i F 92

    sin i n sin 3A

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    77/83

    4 2 :4 2 :Etude de ladviation

    5risme

    5risme

    79

    a diation dpend de @, n et i : = f"@, i,

    n#.a- Variation de la dviation aveclangle du prisme "n , i constants#

    la diation est une fonction croissante de l

  • 7/18/2019 Chapitre2 optique_2013

    78/83

    80

    la diation est une fonction croissante de