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Cours et exercices d'Optique

 

1ère partie : Introduction

1ère partie : Introduction 227 ko

  • 1- Les ondes électromagnétiques
    • 1-1- Caractéristiques
    • 1-2- Classification
    • 1-3- Correspondance entre fréquence et couleur
    • 1-4- Courbe de sensibilité de l'oeil
    • 1-5- Sources de lumière
    • 1-6- Indice de réfraction
  • 2- Théorie corpusculaire de la lumière : le photon
  • Annexe : longueurs d'onde de quelques sources de lumière 8 ko

 



 

2ème partie : Cours d'optique géométrique

Chapitre 1 : Réflexion et réfraction 301 ko

  • 1- Réflexion et réfraction de la lumière
    • 1-1- Propriétés
    • 1-2- Lois de Snell-Descartes
    • 1-3- Aspect énergétique ; Formule de Fresnel
    • 1-4- Réflexion et diffusion

     

  • Exercice G1-01 : prisme à réflexion totale  
  • Exercice G1-02 : prisme à réflexion totale
  • Exercice G1-03 : prisme de Dove
  • Exercice G1-04 : penta-prisme
  • Exercice G1-05 : fibre à saut d'indice
  • Exercice G1-06 : traitement antireflet d'une lentille



 

Chapitre 2 : Le prisme 225 ko

  • 2- Le prisme
    • 2-1- Marche d'un rayon lumineux
    • 2-2- Variation de la déviation avec l'angle d'incidence
    • 2-3- Application à la mesure de l'indice de réfraction
    • 2-4- Variation de la déviation avec l'indice
    • 2-5- Dispersion de la lumière
  • Annexe : indice de réfraction de quelques milieux 11 ko
  • Exercice G2-01 : déviation de la lumière par un prisme 
  • Exercice G2-02 : courbe d'indice ; loi de Cauchy



 

Chapitre 3 : Les systèmes optiques 123 ko

  • 3- Systèmes optiques
    • 3-1- Objets et images
    • 3-2- Association de systèmes optiques
    • 3-3- Stigmatisme
    • 3-4- Astigmatisme
    • 3-5- Stigmatisme approché




Chapitre 4 : La lentille 152 ko

  • 4- Lentille mince sphérique
    • 4-1- Les différents types de lentilles sphériques
    • 4-2- Propriétés de la lentille mince sphérique
      • 4-2-1- Centre optique
      • 4-2-2- Foyers, distance focale
      • 4-2-3- Marche d'un rayon
      • 4-2-4- Construction de l'image d'un objet plan
      • 4-2-5- Relations de conjugaison
      • 4-2-6- Vergence
      • 4-2-7- Association de lentilles
  • Annexe : lentille mince convergente 9 ko
  • Annexe : lentille mince divergente 9 ko

 



 

Chapitre 5 : Miroirs et dioptres 178 ko

 


  • Miroirs concave et convexe (Hergé, les aventures de Tintin) :

             tintin_haddock_miroir_concave_convexe
 

15 autres exercices corrigés d'optique géométrique 95 ko

  • Exercice 01 : passage de la lumière à travers une vitre
  • Exercice 02 : prisme à réflexion totale
  • Exercice 03 : fibre optique à saut d'indice
  • Exercice 04 : prisme
  • Exercice 05 : miroir plan
  • Exercice 06 : miroirs plans perpendiculaires
  • Exercice 07 : miroirs plans parallèles
  • Exercice 08 : miroir sphérique concave
  • Exercice 09 : miroir sphérique convexe
  • Exercice 10 : image d’un poisson dans un aquarium
  • Exercice 11 : lentilles minces
  • Exercice 12 : loupe
  • Exercice 13 : lentille divergente
  • Exercice 14 : lunette astronomique
  • Exercice 15 : vergence d’une lentille plan-convexe sphérique

 



3ème partie : Cours d'optique ondulatoire

Chapitre 1 : Interférence 702 ko

dispositif d'Young

  • Figure 12d (réseau de diffraction à 10 fentes)
réseau de diffraction 10 fentes

  • Figure 12e (réseau de diffraction à 100 fentes)
réseau de diffraction 100 fentes

 



 

Chapitre 2 : Diffraction 542 ko

La diffraction n'est rien d'autre qu'un phénomène d'interférence : la distinction est uniquement historique.

  • 2- Diffraction
    • 2-1- Introduction
    • 2-2- Principe de Huygens-Fresnel
    • 2-3- Diffraction par une fente
    • 2-4- Diffraction par deux fentes
    • 2-5- Diffraction par une ouverture circulaire
    • 2-6- Diffraction par deux trous
    • 2-7- Diffraction par un bord d'écran
    • 2-8- Critère de Rayleigh
    • 2-9- Diffusion de la lumière
  • Annexe : estimation du pouvoir de résolution de l'oeil
  • Annexe : images de synthèse
    • Figure 6 : diffraction par une fente

diffraction par une fente

    • Figure 9 : diffraction par deux fentes (dispositif d'Young)

dispositif d'Young

  • Figure 10 : diffraction par deux fentes : phénomène d'interférence seul

dispositif d'Young

  • Figure 11 : diffraction par deux fentes : phénomène de diffraction seul

dispositif d'Young






 

Bibliographie

  • Georges Bruhat ; Cours d'Optique ; sixième édition revue et complétée par Alfred Kastler ; Editions Masson ; 1965
    • Ouvrage de référence, d'un niveau scientifique élevé. Georges Bruhat (1887-1945) était physicien, sous-directeur de l'École normale supérieure de Paris. Il est mort en déportation.

     

  • Raymond A. Serway ; Optique et physique moderne ; troisième édition ; Editions De Boeck ; 1992
    • Ouvrage destiné à l'enseignement supérieur, mais d'un niveau très accessible. Traduit de l'américain.
Annexes

 

  • Le logiciel professionnel ZEMAX

 

ZEMAX est un logiciel professionnel (payant) de simulation des systèmes optiques.

Exemples

Je vous recommande vivement de télécharger la version de démonstration gratuite.

Vous y apprendrez beaucoup de choses sur l'optique industrielle.

C'est un complément indispensable aux cours d'optiques académiques.

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  • Le logiciel éducatif OptGeo

         

OptGeo est un logiciel libre et gratuit (licence GNU GPL) de simulation d'optique géométrique en deux dimensions.
OptGeo est développé par Jean-Marie Biansan.
OptGeo est disponible sous Windows, Linux et Mac.

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  • Liens vers des fabricants de systèmes optiques

 

 


 



 

  • Liens vers des fabricants de verres ophtalmiques

 

 

(C) Fabrice Sincère ; Révision 1.2.5