Chapitre 5 Lentilles et Instruments Optiques

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

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

3 Aberrations Aberration chromatique Aberration de sphéricité

4 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

5 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:

6 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

7 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

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

9 Formule des lentilles minces

10 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

11 Grandissement Grandissement d’une lentille mince:

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

13 La loupe

14 Le microscope

15 Le télescope

16 Le télescope

17 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

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

19 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 « Adaptation » (cerveau)

20 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:

21 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

22 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 (~ ): 1 seul pigment pas de couleur fonctionnent en faible lumière vision nocturne Tache jaune (fovéa): région sensible de l’œil Tache aveugle: nerf optique

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

24 Accommodation

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

26 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