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

Fondements de l'optique géométrique
L'optique ( du grec "optikos" signifiant relatif à la vue ) a d'abord été,
comme on l’a vu dans le chapitre 1, l'étude de la lumière visible, c'est-à-dire
des phénomènes perçus par l'œil et de l’information transmise à celui-ci.
Cette information portant sur la forme de l’objet observé, sa couleur, sa
position, …. Mais le mot "optique" a pris aujourd’hui un sens beaucoup plus
large. D’une part il s’applique à un large domaine de longueurs d’onde,
allant des rayons cosmiques aux micro-ondes. D’autre part, il implique en
plus de la lumière les ondes associées aux particules en mouvement rapide
tels que les électrons qui peuvent être guidés ou réfractés suivant des lois
comparables à celles qui régissent les ondes lumineuses.
La classification des domaines de l’optique est aujourd’hui arbitraire et
comporte de nombreux recouvrements. On peut néanmoins dire qu’elle est
structurée en deux blocs : l’optique géométrique et l’optique ondulatoire ou
physique, la première s’appliquant lorsque les longueurs mises en jeu dans le
problème sont très inférieures aux dimensions de l’appareil de mesure, la
deuxième se manifestant lorsque les longueurs d’onde sont de l’ordre de
grandeur de ces derniers.
Le développement de la théorie de la mesure et de divers champs
d’investigations de la connaissance a introduit également d’autres
classifications dont les plus importantes sont :
- l’optique énergétique qui tient compte de l’intensité de la lumière, de sa
répartition et de son action sur les divers récepteurs ;
- l’optique quantique qui envisage l’aspect corpusculaire de la lumière
dans ses échanges d’énergie avec la matière ;
- l’optique électronique qui étudie les manifestations ondulatoires de
faisceaux d’électrons ;
- l’optique instrumentale fondée sur les calculs et les raisonnements de
l’optique géométrique et de l’optique ondulatoire et qui tient compte des
propriétés des matériaux et des divers effets physiques qui permettent la
génération ou la mesure d’un signal optique ;
- l’optique non linéaire dont la finalité principale est la grande
concentration de puissance dans un petit volume, réalisée en général à l’aide
d’un laser. Dans ce cas, la matière répond à l’excitation optique non plus
suivant la loi habituelle de proportionnalité qui se traduit par les phénomènes
de réfraction mais suivant des lois plus complexes permettant la
transformation de la radiation incidente en une autre de fréquence double ou
triple par exemple.
Pour présenter les fondements de l’optique géométrique, on évoquera
d’abord de façon détaillée la nature de la lumière et la notion d’onde
lumineuse. On énoncera ensuite les principes pilotes de l’optique
géométrique qui sont le principe de propagation rectiligne de la lumière et le
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