Optique Géométrique - UVT e-doc - Université Virtuelle de Tunis

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L’ouvrage est structuré en dix chapitres dont chacun est suivi par une série d’exercices et problèmes qui permettent de compléter le cours et d’en assimiler le contenu. Le premier chapitre est dédié à une brève histoire de l’optique allant de l’Antiquité aux développements récents en passant par l’école arabe, la Renaissance et la révolution quantique. Le chapitre 2 est consacré à la présentation de la nature de la lumière et à la description des ondes lumineuses. On y énoncera également les principes de propagation rectiligne et le principe de retour inverse de la lumière et on définira les milieux transparents et les matériaux optiques. Dans le chapitre 3, on présentera les lois de Snell-Descartes et le principe de Fermat en insistant sur leur mutuelle compatibilité et leur caractère universel. On abordera ensuite l’étude de la propagation dans les milieux inhomogènes qu’on agrémentera de quelques applications. Le chapitre 4 est essentiel à l’étude des systèmes optiques, on y définit les caractéristiques générales de ces systèmes (axe optique, centre, éléments cardinaux, …) et la nature des images (réelle ou virtuelle) qu’on peut obtenir aussi bien dans le cas d’un stigmatisme rigoureux que d’un stigmatisme approché dans les conditions de l’optique para axiale ou conditions de Gauss. Dans les chapitres 5 et 6 on abordera les systèmes plans qui sont les systèmes optiques les plus simples et on étudiera en détail quatre d’entre eux : le miroir, le dioptre, la lame à faces parallèles et le prisme. Les chapitres 7 et 8 sont relatifs aux systèmes optiques à faces sphériques qui présentent également un grand intérêt dans l’instrumentation optique. On étudiera particulièrement le miroir et le dioptre sphériques en établissant les relations de conjugaison qui donnent la position de l’image par rapport à celle de l’objet à partir de leurs caractéristiques fondamentales qui sont les foyers, les distances focales, la vergence, …. On étudiera ensuite les lentilles qui sont les éléments les plus employés dans les instruments et les montages optiques et qui sont constituées par l’association de deux dioptres dont l’un au moins est sphérique. L’étude de quelques instruments optiques fait l’objet du chapitre 9. Cette étude est importante et instructive car il n’est point de technique de nos jours qui n’utilise les moyens optiques pour la mesure, la reproduction, l’observation ou la transmission des données. On y présente successivement l’œil, ce système optique combien complexe et combien merveilleux, la loupe, le microscope, la lunette astronomique et le télescope. -2-
Enfin, le chapitre 10 présente les notions d’optique matricielle qui est une approche moderne et économique pour atteindre rapidement la position de l’image et le grandissement ou le grossissement donnés par un système complexe. Dans cette approche, chaque élément du système est caractérisé par une matrice de transfert et le système global est défini par une matrice égale au produit des matrices de chacun de ses éléments. L’étude de cette matrice donne simplement les relations entre l’espace objet et l’espace image. Nous tenons à remercier tout le personnel du Centre de Publication Universitaire ainsi que Dhouha Gamra et Fayçal Kouki pour leur aide précieuse dans la réalisation du manuscrit. Enfin, nous remercions d’avance tous ceux, étudiants et enseignants, qui par leurs remarques et leurs critiques amélioreront cette première édition qui, loin d’être parfaite, est perfectible. -3- Les auteurs Octobre 2004
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or sin λ = n 2 = n1 1, 5 Exercices
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Un système optique est constitué
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Systèmes optiques simples à faces
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on a AA ' = AA 1 Chapitre 5 ⎡ ⎛
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L'association de deux dioptres plan
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+ S i I Le prisme J A r r' K Conven
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Le prisme Pour réaliser les condit
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EP.6.3. : Prismes accolés Exercice
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Exercices et problèmes Pour que le
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A A 1 2 i C 1 ω I S n n 1 2 i 2 >
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L'expression n sphérique. ⎛ ⎜
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2. Image A2 de A1 : A1 ⎯⎯ ⎯
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Exercices et problèmes En revanche
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Lentille mince divergente 5’ 1 2
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F 1 L 1 O 1 Chapitre 8 L2 A1 O2 F'1
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Solution Chapitre 8 n O L M 1 ⎛ 1
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Soit AB un objet de petite taille .
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Chapitre 9 Les images rétiniennes
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Chapitre 9 2.c. Surface du document
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