Chapitre 5 Lentilles et Instruments Optiques Lentilles minces Système de plusieurs lentilles Oeil

Les lentilles La position du foyer dépend de la forme (rayon de courbure) du verre et du matériau (indice de réfraction) Équation des opticiens

Aberrations Aberration chromatique Aberration de sphéricité

Foyer image Rayons de lumière parallèle à l ’axe optique se dirigent vers le foyer image après avoir traversé la lentille: Lentille convergente Lentille divergente

Foyer objet Un objet réel au foyer objet d’une lentille convergente produit un faisceau de lumière parallèle à l’axe optique à la sortie: Un objet virtuel au foyer objet d’une lentille divergente produit un faisceau de lumière parallèle à l’axe optique à la sortie:

Formation des images par une lentille mince Rayons principaux: Rayons parallèles à l’axe optique son déviés vers le foyer image Rayons passant par le foyer objet deviennent parallèles à l ’axe optique après réfraction Rayons passant par le centre de la lentille ne sont pas déviés

Lentilles convergentes Objet placé avant le foyer objet Image virtuelle droite de dimension supérieure à l’objet Objet au-delà du foyer objet Image réelle et inversée

Lentilles divergentes Pour toute position de l’objet Image virtuelle et droite

Formule des lentilles minces

Convention de signes (lentilles) Côté réel: côté où le rayon se dirige après réfraction Image du côté réel q positif Image du côté virtuel q négatif Objet réel p positif Objet virtuel p négatif Foyer image du côté réel f positif Foyer image du côté virtuel f négatif

Grandissement Grandissement d’une lentille mince:

Association de lentilles minces Image de la 1ière Objet de la 2e Grandissement total: Lentilles accolées: p1 q2

La loupe

Le microscope

Le télescope

Le télescope

Le cerveau réinterprète l ’image, donnant une perception à l ’endroit L’œil Globe ~sphérique, de 28 mm de diamètre Image d’un objet étendu est inversée dans l ’œil Le cerveau réinterprète l ’image, donnant une perception à l ’endroit

Les composantes de l’œil La cornée: dioptre d ’entrée courbure plus prononcée

Les composantes de l’œil (suite) L’humeur aqueuse L’iris: diaphragme de diamètre variable ouverture centrale: pupille (2 à 8 mm) La pupille permet d’ajuster la quantité de lumière entrante (facteur 16) L ’œil peut s’ajuster à des changement d ’intensité d’un facteur 100000 « Adaptation » (cerveau)

Les composantes de l’œil (suite) Le cristallin: lentille de l ’œil (convergence variable) Substance transparente inhomogène, plus dure au centre et plus molle à l’extérieur Indice de réfraction décroît du centre jusqu’au bord:

Les composantes de l’œil (suite) Le cristallin (suite) retenu par des muscles qui se tendent et se relâchent pour modifier sa courbure (et sa puissance) « accommodation »: possibilité de modifier la forme du cristallin pour focaliser à diverses distances « pouvoir d’accommodation » : écart entre les puissances maximale et minimale Humeur vitrée: substance transparente

Les composantes de l’œil (suite) La rétine: « écran de projection » qui tapisse le fond de l’œil: Couche de cellules sensibles à la lumière: Cônes (~ 6000): perception des couleurs nécessitent une bonne luminosité vision de jour Bâtonnets (~100 000 000): 1 seul pigment pas de couleur fonctionnent en faible lumière vision nocturne Tache jaune (fovéa): région sensible de l’œil Tache aveugle: nerf optique

Accommodation Déformation du cristallin ! Pour la caméra: déplacement de la lentille.

Accommodation

Les verres correcteurs Puissance des lunettes: P=1/f (Dioptrie) Ex: P=-2,5 --> f=-0,4 m lentille divergente ! Oeil hypermétrope Oeil myope

Puissance d’une lentille mince La lentille modifie la forme d’un front d’onde Puissance: capacité d ’une lentille de modifier un front d’onde: Distance focale faible Plus grande modification de l’onde Plus grande puissance