Optique geometrique p1 Flashcards
Quelle nature a la lumiere ?
Nature corpusculaire (elle est constituee de petites particules decouverte par Newton et et Descartes (17e s) et prouvee par Einstein (1905) Nature ondulatoire (Grimaldi, premiere experience de diffraction 17e s) Onde EM
Quelles sont les caracteristiques de la lumiere ?
- onde EM sinusoidale
- constituee de deux champs (electrique E et magnetique B)
- representation tiedre direct avec les vecteurs E, B et k (nombre d’onde)
A quel champ sont dus la plupart des effets lumineux
Ils sont dus au champs electrique E plutot qu’au champ magnetique B
NB: Ex=Eo. sin (2π/T . t)
Donner la formule de E
E= hϑ=h. c/λ
1 Å=…m
1 Å= 10-10 m
Donner la formule de c en fonction de v et de lambda
c=λ x v (dans le vide)
Que vaut la constante de plank?
h=6,61. 10-34 m2.kg/s
Comment varient f et λ
Si f augmente, λ diminue
Quelle est la limite inferieure des rayons γ ?
E>40 eV
f >10^19
Une lampe a vapeur de sodium (ou mercure, néon, cadmium..) donne un spectre discret ou discontinu de qq longueurs d’ondes
Vrai
Donner les caracteristiques du vide
Vide=
Milieu ISOTROPE (memes proprietes dans toutes les directions
Milieur HOMOGENE
Propagation de la lumiere en ligne droite donc c constante
= FORMALISME + Le vide conditionne les phenomenes d’ombre et d’eclipse (la lumiere ne contourne pas)
Dans les milieux materiels, la frequence et la vitesse de propagation des ondes peuvent varier
Faux: LA FREQUENCE d’une onde reste LA MEME quelque soit le milieu traversé.
La longueur d’onde varie
Donner n, l’indice du milieu, en fonction de c, v , λ et λo
n=c/v=λo/λ (comme f est constante)
n inversement // a la vitesse v et a la longueur d’onde
Quelle loi permet de montrer la variation de n en fonction de λ
Loi de Cauchy:
n^2= Ao + A1/λ^2 + A2/λ^4 + A3/λ^6…
Dans quelles conditions une onde peut se propager en ligne droite dans un milieu materiel
Il faut que le milieu soit HOMOGENE, ISOTROPE ET TRANSPARENT
La masse volumique est constante dans l’atmosphere
Faux, si on monte très haut en altitude, la masse volumique peut varier
Cf LOI DE GLADSTONE: ρ= f(p, T)
Qu’est ce qui est constant dans un milieu INhomogene
cst= (n-1)/ρ
Un rayon lumineux peut:
-se heurter avec une surface reflechissante= reflexion
et/ou
-passer du milieu 1 au milieu 2 = refracion
Vrai
Rappelez le principe de Fermat ❤️ notamment dans le cas d’une reflexion
La lumiere ou un rayon lumineux, pour passer d’un point a un autre, obeit au principe de Fermat: Le rayon lumineux suivra la trajectoire correspondant AU TEMPS DE PARCOURS MINIMAL. (≠ distance de parcours minimale)
Dans le cas d’une réflexion (=la propagation a lieu dans un seul milieu), temps et distance peuvent se confondre, on peut donc dire que d’après le principe de Fermat, le rayon lumineux suivra une trajectoire correspondant A LA DISTANCE DE PARCOURS MINIMAL (ou temps)
On peut appliquer la loi de Snell-Descartes pour la reflexion et la refraction
FAUX: La loi de Snell-Descartes n’est appliquee QUE pour la REFRACTION
n1.sin (i1)= n2.sin (i2) avec sin (i1)/v1 = sin (i2)/v2
Pour la reflexion, l’angle de reflexion est plus petit que l’angle d’incidence
Faux : Reflexion –> Angle reflechi = angle incident
(la normale forme une bissectrice)
Attention:
angle réflechi (V; principe du retour inverse de la lumiere) ≠ angle réfracté (qui traverse le deuxieme milieu)
L’angle inident est toujours pris par rapport a la normale
Vrai
Donner une interpretation pour n1 < n2
n1 moins refringent que n2
sin(i1)>sin (i2)
i1 > i2
L’angle réfracté se rapproche de la normale
A quelle valeur d’angle correspond l’incidence rasante? Et pour l’emergence rasante ? Pour quelle angle la loi de descartes n’est plus valable ?
Incidence rasante: i1= 90 degres
Emergence rasante: i2= 90 degres
Pour i1= 42 degres (plutot lorsque l’angle depasse 41,81 deg), le rayon est TOTALEMENT REFLECHI (la loi de Descartes n’est plus valable) car ca nous donne un sinus>1 (=1,003; impossible)
Donner la valeur de l’angle critique
Plus de refraction possible pour tous les angles > 41,81 dergres (angle critique qui fournit un rayon emergent rasant avec sin i2=1)
Au dessus de cette valeur, les rayon subissent une reflexion avec (rappel): θ (incidence)= θ (reflexion)
Dans le cas d’une lame a faces //, le rayon emergent ressort dans la meme direction que le rayon incident avec un decalage δ=k.e (k=cste, e=epaisseur lame)
Vrai
Une fibre optique ne peut fonctionner que si l’indice de la gaine n’’ est plus grand que l’indice du coeur n’ (si n’‘>n’) ❤️
Faux, une fibre optique ne peut fonctionner que si l’indice du COEUR est PLUS GRAND que l’indice de la gaine (si n’>n’’)
Donner la formule de l’ouverture numerique (toujours dans le cas de la fibre optique)
sin i= √(n’^2-n’‘^2)/ n et la plupart du temps n=1 (air)
A quoi correspond une attenuation de 3 decibels au niveau energie ?
Attenuation de 3 dB= division de l’energie par 2
Definir le mot ‘‘image’’. Comment apparait-elle a travers une lame a face // (fenetre..) ? Et sous l’eau ?
Image= intersection de deux rayons réfractés ou de leur prolongement en arrière. Plus la lame (fenetre) est epaisse, plus l’image A’ s’eloigne de l’objet A (=plus A’ se rapproche de la lame et donc l’objet semble plus proche qu’il ne l’est en realite)
Sous l’eau, l’objet semble plus loin et plus gros
Dans l’air, l’objet semble plus proche et plus petit
Expliquez les phenomemes de refraction atmospherique.
Comment varie n en fonction de la densité et de la température ? Qu’est-ce que la direction apparente?
Atmosphere= succession de couches d’air ayant un indice qui varie (par ex avec la masse volumique, cf loi de glastone ρ=f(p,T); milieux homogenes et inhomogenes etc..).
n // densité
n inversement // T
L’oeil imagine la lumiere de facon tangente: c’est la direction apparente
NB: On peut avoir plus de reflexion que de refraction (phenomene mirage cf cours)
Aberration=stigmatisme
Faux, Aberration=defaut d’un systeme optique=astigmatisme (un obj ponctuel apparait comme une multitude, un nuage de point, flou ≠ stigmatique
Comment considérer un système stigmatique ?
On parle de l’approximation de Gauss:
- Faisceau optique peu ouvert
- Petits angles d’incidences
Toutes les formules d’optique géométrique sont valables pour un système stigmatique
Vrai
