Chapitre 1 : LOIS DE
L’OPTIQUE
1.
Introduction.
Les études des principes de
l’optique géométrique ont permis de corriger la vue, de construire des
instruments permettant la photographie (analogique ou numérique) de faire
fonctionner les lecteurs CD ou DVD, de développer les réseaux internet (fibres
Optique) ou de sonder l’univers (Télescopes)
2. Nature
de la lumière.
L’étude
en optique géométrique est liée aux propriétés de la faction d’énergie
rayonnante (électromagnétique) sensible à la rétine humain (lumière).
Ø Les Atomistes pensaient que la vision d’un objet est du a une
émission par l’objet des stimulas communiquant ces propriétés et qui peuvent
être inspecter par l’œil.
Ø Les Pythagoriciens (300 Ans AvJ) pensaient que l’œil émettait des
rayonnements permettant de voir les objets.
Aristote
démentie ces idées et annonce que la vision est causée par une propagation de
l’objet vers l’œil et c’est IBNO AL HAYTAM, fondateur de l’optique qui démontre
que la lumière est une existence indépendante de l’objet vu ou de l’œil. Elle
est émise par une source auto lumineuse et se propageant en ligne droite. Il
explique les principes de réflexion et réfraction en mettant en évidence la
vitesse de propagation dans les milieux. En suite c’est avec De Freiberg,
Kepler, Snell Descartes, Fermat et Newton que les études ont met en évidence
les différentes propriétés physiques et la nature de la lumière.
2.1.
Postulats
de l’Optique Lumineuse (Géométrique).
La lumière (l’énergie lumineuse) est décrite par un ensemble de rayons
lumineux
indépendants, caractérisés par une direction de propagation
et une vitesse de propagation
dans tout milieu homogène. Dans le vide, toute lumière se
propage en ligne droite à la vitesse
Considérer comme une onde
électromagnétique, l’étude de la lumière concerne :
Ø
Photométrie : Définit les grandeurs
relatives aux propriétés énergétiques des ondes électromagnétiques relativement
à la sensibilité visuelle.
Ø
Optique Ondulatoire : Traite les
phénomènes lumineux en tenant compte de la nature ondulatoire de la lumière (onde
électromagnétique de longueur d'onde l définissant sa couleur).
Ø
Optique Géométrique : Décrit la propagation
de la lumière dans les milieux homogènes transparents en tenant compte
uniquement des propriétés géométriques de propagation
en fonction des
caractéristiques du milieu.
2.2. Propriétés de la lumière.
La lumière
monochromatique est caractérisée par :
Ø Une fréquence g en Hertz (Hz) ; ou période (de variation
du champ
) T en
seconde (s).
Ø Une longueur d’onde l en mètre (m) :
2.3.
Généralités sur la lumière et la propagation.
Ø On appelle milieu homogène, un milieu dont tous ses éléments de
volume possèdent les mêmes propriétés physiques.
Ø Un milieu est transparent s’il laisse passer la lumière. (Lame de
verre, eau, …). Un corps est opaque s’il ne se laisse pas traverser par la
lumière. Le vide est un milieu parfaitement transparent (pas d’altération).
Ø Dans un milieu homogène, et transparent la lumière se propage en
ligne droite.
Ø La lumière provient toujours d’une source lumineuse (Soleil,
Flamme, Lampe, …).
On distingue :
* une Source ponctuelle : Un
seul "point lumineux"
* Source étendue : Ensemble de sources ponctuelles.
* Rayon lumineux : Toute droite suivant laquelle se
propage la lumière.
* Faisceau lumineux : Ensemble de rayons lumineux. Un
faisceau est soit convergent soit divergent soit parallèle.
* Diamètre apparent : Angle, généralement petit, sous
lequel nous voyons une des dimensions de l'objet (angle exprimé en radians).
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