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Notions de base de loptique ondulatoire I) Les ondes lumineuses 1) Définitions générales a) Londe.

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1 Notions de base de loptique ondulatoire I) Les ondes lumineuses 1) Définitions générales a) Londe

2 Définition : Une onde est une grandeur vibratoire dépendant du temps et de lespace.

3 I) Les ondes lumineuses 1) Définitions générales a) Londe b) Caractéristiques des ondes lumineuses Notions de base de loptique ondulatoire

4 La longueur donde représente la distance parcourue par londe dans le milieu homogène, isotrope et transparent pendant la durée dune période temporelle T.

5 Basculer sur Optique Introduction Portrait

6 Ordres de grandeur : 0 (UV) < 400 nm ; 0 (bleu) 500 nm ; 0 (jaune) 550 nm ; 0 (rouge) 700 nm ; 0 (IR) > 750 nm.

7 Ordres de grandeur : Le domaine du visible sétend environ de 400 nm à 750 nm dans le vide. Les fréquences des ondes lumineuses sont de lordre de Hz et les périodes de lordre de 10 –15 s.

8 Propriétés : Comme v =, = v.T et 0 = c.T On obtient : = < 0.

9 Propriétés : La longueur donde associée à une couleur dépend du milieu transparent, 0 La pulsation et la fréquence liées à une couleur sont des invariants de cette couleur, elles sont indépendantes du matériau.

10 Dispersion

11 u (P) P (R) : rayon lumineux k (P) = k(P). u (P)

12 Notions de base de loptique ondulatoire I) Les ondes lumineuses 1) Définitions générales 2) Notion de chemin optique

13 cos(t + /3) cos(t) cos(t - /2)

14 (R) : rayon lumineux u (P) S : Source lumineuse k (P) Chemin optique P n(P) M P

15 On note M la durée que met londe pour aller de S à M le long du rayon lumineux. Définition du chemin optique M est le retard temporel de londe en M par rapport à S.

16 M = === Définition du chemin optique M =

17 Définition : Le chemin optique entre S et M est défini par : = c. M (SM) =

18 Définition : Le chemin optique (SM) représente la distance algébrique que parcourrait la lumière dans le vide à la vitesse c pendant le même temps M quelle met à parcourir le trajet réel entre S et M dans le milieu considéré.

19 Conséquence : Pour le calcul de M, donc de M, grâce au chemin optique (SM), on a remplacé le problème réel de propagation dans un milieu entre les points S et M par un problème virtuel de propagation dans le vide à temps constant.

20 Continuités de la phase réflexion vitreuse : n 2 < n 1 A n2n2 n1n1 I B A n2n2 n1n1 I B transmission (B) – (A) = k 0

21 Discontinuités de la phase de réflexion vitreuse : n 2 > n 1 A n2n2 n1n1 I B A n I B métal réflexion métallique (B) – (A) = + k 0 F Passage par un foyer A B (B) – (A) = + k 0.n.

22 Notions de base de loptique ondulatoire II) Les surfaces dondes 1) Définitions

23 Définition : Une surface donde est une surface définie par lensemble des points M séparés de la source ponctuelle par le même chemin optique (SM). Elle est définie par (SM) = cte

24 Notions de base de loptique ondulatoire II) Les surfaces dondes 1) Définitions 2) Le théorème de Malus

25 Théorème de Malus : Dans un milieu isotrope, les rayons lumineux issus dune source ponctuelle S sont normaux aux surfaces dondes relatives à S.

26 n1n1 n2n2 M1M1 M2M2 P1P1 P2P2 Q2Q2 Q1Q1 i2i2 i1i1 i2i2 i2i2 i1i1 i1i1 S( ) n 1 i 2

27 (M 1 M 2 ) = (P 1 P 2 ) = (Q 1 Q 2 ) : Les trois chemins optiques sont égaux. Les temps mis par la lumière pour parcourir les distances M 1 M 2, P 1 P 2 et Q 1 Q 2 sont égaux.

28 Notions de base de loptique ondulatoire II) Les surfaces dondes 1) Définitions 2) Le théorème de Malus 3) Surfaces dondes particulières a) Les ondes sphériques

29 u (M) u (P) S P M SM = SP ; (M) = (P) Surfaces dondes : Ondes sphériques

30 Notions de base de loptique ondulatoire II) Les surfaces dondes 1) Définitions 2) Le théorème de Malus 3) Surfaces dondes particulières a) Les ondes sphériques b) Les ondes planes

31 Plan donde : (O) = (H) (R) M H S( ) O u r = OM Surfaces dondes : Ondes planes

32 Onde plane Londe plane est la limite dune onde sphérique lorsque la source ponctuelle S est infiniment éloignée de la zone dobservation limitée dans lespace.

33 Plan donde : (O) = (H) (R) M H S( ) O u r = OM Surfaces dondes : Ondes planes

34 Notions de base de loptique ondulatoire II) Les surfaces dondes 1) Définitions 2) Le théorème de Malus 3) Surfaces dondes particulières 4) Stigmatisme rigoureux

35 Stigmatisme rigoureux : Le chemin optique entre deux points conjugués par un système optique stigmatique est indépendant du rayon qui les relie.

36 Ecran S1S1 S2S2 a f M O

37 Ecran S1S1 S2S2 a f M O H

38 Notions de base de loptique ondulatoire III) Aspect énergétique 1) Éclairement

39 On montre que si T d >> T : (M) = 2 = (M) = = E 2 (M)

40 Notions de base de loptique ondulatoire III) Aspect énergétique 1) Éclairement 2) Notation complexe


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