Cours II

Question 1

Définition de l’optique géométrique

Answer 1

C’est l’étude simplifiée de la propagation de la lumière => hypothèses simplificatrices

Question 2

Définir le rayon lumineux

Answer 2

• C’est la trajectoire de l’énergie des photons

- Est représenté par une ligne droite

Question 3

Définir le faisceau lumineux

Answer 3

c’est plusieurs rayons indépendants et isolables

Question 4

Définir le phénomène de diffraction

Answer 4

Phénomène qui se produit lorsque des ondes rencontrent des obstacles ou des ouvertures dont les dimensions sont de l’ordre de grandeur de la longueur d’onde et qui se traduit par des perturbations dans la propagation de ces ondes

Question 5

Qu’est-ce qu’un milieu homogène ?

Answer 5

milieu dont tous les points ont les mêmes
propriétés physiques donc le même indice de réfraction.
-> les rayons
lumineux se propagent en ligne droite

Question 6

Qu’est-ce qu’un milieu isotrope ?

Answer 6

milieu dont aucune direction n’est privilégiée.
-> les rayons
lumineux se propagent en ligne droite

Question 7

Que se passe-t-il quand la lumière traverse un milieu hétérogène avec un indice de réfraction n variable ?

Answer 7

On a une courbure des rayons lumineux, et comme le cerveau prolonge en ligne droite les rayons lumineux qu’il perçoit, on alors le phénomène de mirage inférieur (on voit par ex un palmier à l’envers).

Question 8

Définir le dioptre

Answer 8

c’est la surface de séparation (plane, sphérique, quelconque) de deux milieux
transparents, homogènes et isotropes, d’indices de réfraction différents.
ex: dioptre air-eau
/!\ attention à l’ordre des mots, on suit le chemin de la lumière

Question 9

Définir le miroir

Answer 9

c’est une surface totalement réfléchissante (plane, sphérique …)
Nous allons essentiellement traiter de miroir plan.

Question 10

Qu’est-ce qu’un système optique (SO)?

Answer 10

il est constitué d’une succession de
milieux transparents, homogènes et isotropes, limités par des
dioptres (systèmes dioptriques) ou par des dioptres et des
miroirs (systèmes catadioptriques)

Question 11

Qu’est-ce qu’un système optique centré ?

Answer 11

un S.O. est dit centré si les surfaces
qui le constituent sont de révolution et centrées sur un même
axe de symétrie appelé axe optique du système
C’est essentiellement ce qu’on étudie cette année.

Question 12

Qu’est-ce qu’un centre optique ?

Answer 12

c’est l’intersection entre l’axe optique et le

système optique centré.

Question 13

Optiquement, qu’est-ce qu’un objet ?

Answer 13

L’objet est le point de départ des rayons lumineux, est TOUJOURS à l’intersection de la trajectoire des rayons incidents (c’est de là que partent les
rayons lumineux)

Question 14

Optiquement, qu’est-ce que l’image ?

Answer 14

L’image est obtenue grâce aux rayons issus de l’objet et qui ont traversé le S.O. , c’est l’endroit par où ressort la lumière après traversée du SO : est TOUJOURS à l’intersection de la trajectoire des rayons émergents (c’est là qu’arrivent les
rayons lumineux)

Question 15

Comment représente-t-on les trajectoires ?

Answer 15

En pointillés

Question 16

Comment représente-t-on le trajet réel de la lumière ?

Answer 16

Avec des traits plein

Question 17

Comment la lumière interagit avec le SO qu’elle traverse ?

Answer 17

En traversant le SO, la lumière interagit différemment avec le milieu qui compose le SO. Cette interaction
se traduit par un changement de vitesse et de direction.

Question 18

Quelles sont les lois de Snell-Descartes ?

Answer 18

1ère Loi :
Les rayons incident R1, réfléchi R2 et réfracté R3 sont dans le plan d’incidence.

2ème Loi :
Les angles d’incidence et de
réflexion sont de signes opposés et
égaux en valeur absolue : i1’ = ‐ i1

3ème Loi : 
Les angles d ’incidence et de 
réfraction obéissent à la  relation de 
Snell‐Descartes :
n1 sin(i1) = n2 sin(i2) 

Si i1 = 0 => i2 = i1 = 0 : un rayon incident perpendiculaire au dioptre
n’est pas dévié.

Question 19

Est-ce que la lumière passe toujours dans le milieu 2 ?

Answer 19

Non, cela dépend des indice de réfraction n et n’

Question 20

Si tous les rayons issus de A passant par le système optique, ressortent selon des trajectoires qui se croisent en 1 seul point A’, que peut-on dire ?

Answer 20

Le S.O est « rigoureusement stigmatique » pour le couple de points A et A’.

A et A’ sont dits conjugués par rapport au S.O

Si un S.O. centré + rigoureusement stigmatique : l’image d’un point A de l’axe optique est
un point A’ également situé sur cet axe.

Ccl => A’ est l’image de A

Question 21

Qu’est-ce qu’un système aplanétique ?

Answer 21

Si l’image A’B’ d’un objet AB perpendiculaire à l’axe optique d’un système centré est aussi
perpendiculaire à cet axe , le système est dit aplanétique.

Question 22

Définir la réalité et la virtualité des objets/images.

Answer 22

Tout objet situé dans le milieu objet est réel  un objet situé en dehors est virtuel
Toute image située dans le milieu image est réelle  une image située en dehors est virtuelle
Une image réelle peut être en générale projetée sur un écran
Une image virtuelle ne peut être projetée sur un écran (attention virtuelle ne veut pas dire irréelle !)

Question 23

Que se passe-t-il quand un objet est rejeté à l’infini ?

Answer 23

Lorsqu’un objet est rejeté à l’infini les rayons issus de cet objet arrivent parallèles
entre eux sur le SO

Question 24

Que se passe-t-il quand une image est rejetée à l’infini ?

Answer 24

Lorsqu’une image est rejetée à l’infini les rayons correspondants émergent du SO parallèles entre eux

Question 25

Comment est caractérisé un SO ?

Answer 25

Un SO est caractérisé par ses foyers principaux :*

le foyer principal objet, noté F, est un point objet de l’axe optique dont
l’image, donnée par le SO, est à l’infini.

le foyer principal image noté F’, est l’ image, donnée par le SO, d’un point
objet situé à l’infini sur l’axe.

Question 26

Quels images donneront un objet A à l’infini sur l’axe et hors axe ?

Answer 26

Un objet A à l’infini sur l’axe donnera une image dans le plan focal
image de la lentille qui est le foyer principal image : A’ = F’

Un objet A à l’infini hors axe donnera une image dans le plan focal
image de la lentille qui est un foyer secondaire image A’ = F’s

Question 27

À quels objets correspondent à des images A’ à l’infini sur l’axe et hors axe ?

Answer 27

Une image A’ à l’infini sur l’axe correspond à un objet situé sur l’axe
dans le plan focal objet qui est le foyer principal objet : A= F

Une image A’ à l’infini hors axe correspond à un objet dans le plan
focal objet de la lentille qui est un foyer secondaire objet A = Fs