généralalités sur l'optique géométrique

I-1: la propagation rectiligne de la lumière :

I-2: Le rayon lumineux :

i-3: Les faisceaux lumineux :

I-4: la réflexion de la lumière : (voir simulation)

I-5: la réfraction de la lumière : (voir simulation)

II-1: Définition :

II-2: Exemples :

II-3: Remarques :

iii-1: Notion d'objet :

iii-2: notion d'image :

III-3: image d’un objet réel :

III-4: image d’un objet virtuel :

III-5: remarques :

I-1: la propagation rectiligne de la lumière :

Dans un milieu transparent et homogène, la lumière se propage en ligne droite.

I-2: Le rayon lumineux :

On appelle rayon lumineux le trajet suivi par la lumière pour aller d’un point à un autre.

i-3: Les faisceaux lumineux :

On appelle faisceau lumineux un ensemble de rayons lumineux.

Trois cas peuvent se présenter :

1^erCas : Lorsque tous les rayons lumineux sont parallèles le faisceau est dit cylindrique ;

2^èmeCas : Lorsque tous les rayons lumineux convergent en un même point le faisceau est dit convergent ;

3^èmeCas : Lorsque tous les rayons lumineux divergent à partir d’un même point le faisceau est dit divergent.

I-4: La réflexion de la lumière :

4-1: Définition :

La réflexion consiste en un brusque changement de direction de la lumière qui après avoir rencontré une surface réfléchissante revient dans son milieu de propagation initial.

Le rayon SI est le rayon incident ;

Le rayon IR est le rayon réfléchi ;

I est le point d'incidence ;

NI est la normale au plan du miroir ;

L’angle formé par le rayon incident (SI) et la normale (NI) est appelé angle d’incidence ;

L’angle formé par le rayon réfléchi (IR) et la normale (NI) est appelé angle de réflexion ;

Le plan défini par le rayon incident (SI) et la normale (NI) est appelé plan d’incidence.

4-2: Les lois de la réflexion ou lois de Descartes : (voir simulation)

Première loi de Descartes :

Le rayon réfléchi est contenu dans le plan d'incidence.

Deuxième loi de Descartes :

La valeur de l’angle de réflexion est égale à celle de l’angle d’incidence.

I-5: la réfraction de la lumière :

5-1: Définition :

La réfraction consiste en un brusque changement de direction de la lumière quand elle passe d’un milieu transparent dans un autre milieu transparent.

La surface de séparation de deux milieux transparents est appelée dioptre.

5-2: Les lois de la réfraction ou lois de Descartes :(voir simulation)

Première loi de Descartes :

Le rayon réfracté IR est dans le plan d’incidence formé par le rayon incident SI et la normale IN au point d’incidence.

Deuxième loi de Descartes :

Il existe un rapport constant entre les sinus des angles d’incidence et de réfraction :

D’où la formule: n₁sin i₁ = n₂sin i₂

II-1: Définition :

Un système optique est une succession de milieux transparents séparés par des dioptres et pouvant comporter ou non des miroirs.

II-2: Exemples :

L’œil, la loupe, le microscope, objectif photographique, etc…..

II-3: Remarques :

En général, quand un rayon lumineux traverse un système optique, il subit une déviation.

Dans la suite, on se limitera à l’étude des systèmes centrés c’est à dire des systèmes possédant un axe de symétrie appelé axe principal.

iii-1: Notion d'objet :

1-1: Objet réel :

Un point objet est réel s’il est le sommet d’un faisceau lumineux divergent.

1-2: Objet virtuel :

Un point objet est virtuel s’il est le sommet d’un faisceau lumineux qui entre dans le système optique en convergeant.

iii-2: notion d'image :

2-1: Image réelle :

Un point image est réel s’il est le sommet d’un faisceau lumineux qui émerge du système optique en convergeant.

2-2: Image virtuelle :

Un point image est virtuel s’il est le sommet d’un faisceau lumineux qui émerge du système optique en divergeant.

III-3: image d’un objet réel :

Soit un point lumineux A ; Ce point est appelé point source : C'est un point objet réel.

1^ercas :

Si les rayons émergents du système optique convergent effectivement en un point A’ qui peut être obtenue sur un écran alors A’ est une image réelle.

2^èmecas :

Si les rayons émergents du système optique divergent en semblant provenir d'un point A’ qui ne peut pas être recueillie sur un écran alors A’ est une image virtuelle .

Dans ce cas l’œil placé derrière le système optique voit une image virtuelle.

III-4: Image d'un objet virtuel :

1^ercas :

figure : Obtention d’un objet virtuel par un système optique.

a : On forme un faisceau convergent en A.

b : On interpose le système optique ; A est, pour ce système, un objet virtuel.

Les rayons émergents convergents en A’ : A’ est une image réelle.

2^èmecas :

Les rayons émergents et leur prolongement passent par A’ : A’ est une image virtuelle.

III-5: Remarques :

Les notions d’objet et d’image sont relatives à un système optique donné.

Si le système optique donne d’un objet ponctuel A une image ponctuelle A’, on dit que le système est rigoureusement stigmatique.

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