Optique géométrique
Qu’est-ce que la lumière ? Un flux de particules Une onde Dualité onde-particule (physique quantique)
Le spectre électromagnétique
Optique Géométrique Optique géométrique Le comportement de la lumière est décrite par la théorie de Maxwell (Onde) En général, la propagation de la lumière peut aussi se décrire en terme de rayons Optique géométrique
Propagation de la lumière La lumière se propage en ligne droite. On utilise les rayons pour décrire sa trajectoire.
Réflexion La lumière est absorbée et réfléchie Réflexion spéculaire Réflexion diffuse
Exemple de Réflexions Réflexion spéculaire Réflexion diffuse
Réflexion spéculaire
Loi de la réflexion
Réfraction
Réfraction Déf: La déviation des rayons traversant la surface de séparation de deux milieux
Analogie des soldats pour expliquer la réfraction
Illustration du phénomène par le principe d’Huygens “Chacun des points d’un front d’onde agit comme une source de petites ondes secondaires. À l’instant ultérieur, l’enveloppe extérieure des petites ondes forme le nouveau front d’onde.”
Mirage L’indice de réfraction de l’air chaud est plus petit que celui de l’air froid. n1 ‹ n2
Mirage
Réflexion totale interne
Réflexion totale interne Remarquez l’arc-en-ciel à la surface À droite, rien ne sort du verre.
Fibre optique
Réflexion totale interne Si on regarde une lumière dans le fond de l’eau, on voit seulement un disque lumineux !
Dispersion
Dispersion
Dispersion
Spectroscopie Lire les exemples 4.6 et 4.7
Spectres 1- Lampe électrique 2- Lumière solaire 3- Oxyde d’aluminium 4- Fer
Spectres 1- Lampe au mercure à basse pression. 2- Lampe fluorescente. Cette lumière fluorescente vient des rayons ultraviolets lesquels viennent de la lampe au mercure. Spectre continu + discret. 3- Lampe au mercure à haute pression. Spectre continue.
Formation des images
Miroir plan q Lorsqu’on se regarde dans le miroir, on ne voit qu’une image de nous. Image virtuelle, droite et de même grandeur
Miroirs sphériques
Miroirs sphériques Discuter du centre de courbure (on trace avec un compas en partant de C). Le foyer est à la moitié de la distance entre le centre de courbure et le miroir.
Miroirs sphériques Aberration de sphéricité NON-PARAXIALE: Les rayons sont loin de l’axe optique. Exemple de la tasse de café. À droite, on considère l’approximation paraxiale, i.e. les rayons qui frappent le miroir sont près de l’axe optique. Ils convergent vers le foyer. Aberration de sphéricité
Rayons principaux Rayons parallèles à l ’axe optique se dirigent vers le foyer Rayons passant par le foyer réfléchis parallèlement à l ’axe optique Rayons passant par le centre de courbure réfléchis sur eux-mêmes
Miroir concave Objet au-delà du foyer I: image réelle, inversée, plus petite (si l’objet est au-delà de C) ou plus grande (si l’objet est entre C et F) que l’objet Objet entre le sommet et le foyer I: image virtuelle, droite, plus grande que l’objet
Miroir convexe Image virtuelle et droite pour toute position de l’objet: Objet plus éloigné: image se rapproche du foyer et devient plus petite
Miroir convexe
Équation des miroirs sphériques
Convention de signes (miroirs sphériques) Côté réel: côté où le rayon se dirige après réflexion dans le miroir Image du côté réel q positif Image du côté virtuel q négatif Objet réel p positif Objet virtuel p négatif Centre du côté réel R positif Centre du côté virtuel R négatif Foyer du côté réel f positif Foyer du côté virtuel f négatif
Formation des images Objet: Image: Réel : faisceaux divergents Virtuel: faisceaux convergents Image: Réelle : faisceaux convergents Virtuelle: faisceaux divergents (rayons ne passent pas vraiment par ce point)
Grandissement Grandissement latéral m q p