Initiation à l'optique

Thèmes abordés

Optique, vision, oeil, Einstein, rayon lumineux, dioptre, rayon de Descartes, loi de Snell-Descartes, réfraction, convergence, divergence, image d'un objet, relation de conjugaison de Descartes, relation de grandissement, anomalies de l'oeil, myopie, prebytie, hypermétropie, microscope optique

Résumé du document

La lumière se propage en ligne droite (rectiligne) dans un milieu transparent sans obstacle. La célérité de la lumière, c'est-à-dire sa vitesse, est d'environ 300 000 km/s ou 3,10^8 m/s dans le vide, mais elle peut varier en fonction du milieu traversé.
En 1905, Albert Einstein a proposé la thèse que la lumière est composée de « grains » d'énergie appelés photons, expliquant ainsi l'effet photoélectrique (chaque photon de lumière est capable d'exciter les électrons d'un matériau et les éjecter de la surface et crée un courant électrique = conversion énergie lumineuse ? énergie électrique).

Extraits

[...] Isotrope : Un matériau est isotrope s'il possède les mêmes propriétés (physiques . ) dans toutes les directions. Opaque : Un matériau opaque ne permet pas à la lumière de le traverser, ce qui signifie qu'il est non transparent. Faisceau : Un ensemble de rayons lumineux. Rayon de Descartes pour la réflexion En présence d'un obstacle, une partie de la lumière subit une réflexion en rebondissant sur la surface de l'obstacle, tandis qu'une autre partie subit une réfraction en changeant de direction en passant à travers l'obstacle. [...]

[...] Microscope optique Un microscope optique se compose d'un objectif convergent et d'un oculaire convergent : L'objectif est une lentille convergente qui donne une image intermédiaire agrandie (renversée), le grandissement de l'objectif est noté Ɣ1. L'oculaire est une lentille convergente, le grossissement est noté G2. ici on dit que les deux lentilles sont coaxiale (sur le même axe optique). on remarque aussi que la lentille de l'oculaire est plus grande que la lentille de l'objectif. Caractéristiques microscope Intervalle optique Δ : distance ou F'1 - F2 (~20cm). [...]

[...] L'œil est une lentille mince convergente qui peut adapter sa distance focale pour obtenir une image nette sur la rétine grâce à l'accommodation. Le punctum proximum est le point le plus proche visible sans effort d'accommodation cm pour un œil normal). Le punctum remotum est le point le plus éloigné visible sans effort d'accommodation (à l'infini). Anomalies de l'œil Œil emmétrope : normal, sans anomalies. Œil amétrope : anormal, avec anomalies (l'image ne se forme pas sur la rétine donc devient floue). [...]

[...] Dioptre Un dioptre est une surface de séparation entre deux milieux optiques. Le principe du retour inverse de la lumière permet à la lumière de suivre son chemin en sens inverse. La loi de Snell-Descartes relie les angles d'incidence et de réfraction : n1⋅sin(i1) = n2⋅sin(i2), où n représente l'indice de réfraction. L'indice de réfraction est défini comme où c'est la vitesse de la lumière dans le vide et V est la vitesse de la lumière dans le milieu donné. [...]

[...] α se lit "téta". α′ représente l'angle des rayons observés à travers l'oculaire. α = AB/dm(~20cm) pour l'image AB (observé que avec l'œil sans le microscope). α' = (A1B1)/f'2 pour l'image A1B1 observé avec le microscope. Exercice Rappel : un microscope optique à deux lentilles convergentes qu'on appelle l'objectifs L1 et l'oculaire L2. La première lentille L1 agrandie l'image AB (l'échantillon observé) et l'image agrandie A1B1 (image intermédiaire) va servir d'objet pour la deuxième lentille L2 pour créer l'image définitive de AB : A'B'. [...]