L'optique

Optique. Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.

L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière et de ses propriétés, du rayonnement électromagnétique, de la vision ainsi que les systèmes utilisant ou émettant de la lumière. Du fait de ses propriétés ondulatoires, le domaine de la lumière peut couvrir le lointain UV jusqu'au lointain IR en passant par les longueurs d'onde visibles. Ces propriétés recouvrent alors le domaine des ondes radio, micro-ondes, des rayons X et des radiations électromagnétiques. Introduction[modifier | modifier le code] Optique géométrique.

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L’optique géométrique est une branche de l'optique qui s'appuie notamment sur la notion de rayon lumineux. Cette approche simple permet notamment des constructions géométriques d'images qui lui confèrent son nom. L'optique géométrique constitue l'outil le plus flexible et le plus efficace pour traiter les systèmes dioptriques et catadioptriques. Elle permet notamment d'expliquer la formation des images produites par ces systèmes. Historique[modifier | modifier le code] Lumière. Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.

Lumière perçue dans le noir. La lumière étant indispensable à la vision, et par conséquent à une part importante du bien-être et de la vie sociale, l'éclairage est une spécialité industrielle, et qui fait l'objet de normes légales. La lumière transporte l'énergie solaire jusqu'à la surface de la terre et maintient l'équilibre de l'environnement naturel, avec la regénération de l'oxygène par la chlorophylle des plantes. La lumière a une forte valeur symbolique ; permettant de percevoir les objets avant de les toucher, elle s'associe, dans toutes les cultures humaines, à la connaissance. Propagation et perception[modifier | modifier le code] La lumière se déplace en ligne droite dans tout milieu transparent homogène, en particulier le vide ou l'air.

Photométrie[modifier | modifier le code] Couleur[modifier | modifier le code] Chemin optique. Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.

Le chemin optique est un outil de l'optique géométrique et ondulatoire. En effet : Dans cette égalité, c est la vitesse de la lumière dans le vide, v est la vitesse de la lumière dans le milieu joignant les points A et B, est l'indice de réfraction du milieu (homogène), et est le temps du trajet de la lumière entre A et B à la vitesse v. Le principe de Fermat énonce que les trajets empruntés par la lumière pour aller d'un point à un autre ont un chemin optique stationnaire.

Principe de Fermat. Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.

La lumière se propage d'un point à un autre sur des trajectoires telles que la durée du parcours soit localement minimale (localement signifiant : pour une trajectoire "petite"). Une conséquence première du principe de Fermat est la propagation rectiligne des rayons lumineux dans les milieux homogènes. En effet, dans un milieu homogène, le temps de parcours est proportionnel à la longueur du trajet, et le chemin le plus court dans un espace euclidien pour aller d’un point à un autre est la ligne droite.

Il permet de retrouver la plupart des résultats de l'optique géométrique, en particulier les lois de la réflexion sur les miroirs, les lois de la réfraction, la loi de Snell-Descartes, etc. Historique[modifier | modifier le code] Ce principe doit son nom à Pierre de Fermat, qui l'a énoncé en 1657 mais qui n'a soumis son mémoire, Synthèse pour les réfractions qu'en 1662. Durées de parcours stationnaires ou minimales[modifier | modifier le code] Lois de Snell-Descartes. Réflexion. Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.

Réflexion spéculaire de la lumière La réflexion en optique désigne un des phénomènes qui intervient lors de l'incidence de la lumière sur un matériau. La part de la lumière qui n'est ni absorbée, ni transmise est dite réfléchie. C'est ce phénomène qui explique que l'on voie un objet éclairé par une source (par exemple le soleil ou une lampe) : la lumière émise par la source se réfléchit sur l'objet et vient vers notre œil. Réfraction. Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.

Le pinceau nous paraît brisé à cause de la réfraction de la lumière lorsque celle-ci traverse le dioptre eau-air. Réfraction. La réfraction, en physique des ondes — notamment en optique, acoustique et sismologie — est un phénomène de déviation d'une onde lorsque sa vitesse change entre deux milieux. La réfraction survient généralement à l'interface entre deux milieux, ou lors d'un changement de densité ou d'impédance du milieu.

On peut représenter une telle onde par deux approches : Approximation de Gauss. Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.

L'ensemble des conditions menant à l'approximation de Gauss est appelé conditions de Gauss. Interprétations mathématiques[modifier | modifier le code] L'approximation de Gauss, appelée également approximation des petits angles, est une linéarisation des fonctions trigonométriques de base pour assez petit[2] et exprimé en radians : , qu'on peut démontrer purement géométriquement. Notes et références[modifier | modifier le code]

Optique ondulatoire. Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.

Onde. Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.

Propagation d'une onde. Une vague s'écrasant sur le rivage Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales du milieu. Elle se déplace avec une vitesse déterminée qui dépend des caractéristiques du milieu de propagation. Onde électromagnétique. Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre. L'onde électromagnétique est un modèle utilisé pour représenter les rayonnements électromagnétiques. Elle est associée à la notion de photon. Il convient de bien distinguer : le rayonnement électromagnétique, qui est le phénomène étudié, etl'onde électromagnétique, qui est une des représentations du phénomène.

Une onde lumineuse est une onde électromagnétique dont la longueur d'onde correspond au spectre visible, soit entre les longueurs d'onde 380 et 780 nm, ce qui correspond aux énergies de photon de 1.5 à 3 eV. Description[modifier | modifier le code] Comme toutes les ondes, une onde électromagnétique peut s'analyser en utilisant l'analyse spectrale ; on peut décomposer l'onde en ondes dites « monochromatiques » (voir aussi Spectre d'ondes planes). onde électromagnétique : oscillation couplée du champ électrique et du champ magnétique, modèle du dipôle vibrant (Le trièdre doit être direct) où. Diffusion des ondes. Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre. Diffusion élastique et inélastique[modifier | modifier le code] On parle de diffusion élastique lorsqu'il n'y a pas (ou très peu) de changement d'énergie entre la radiation avant et après diffusion.

La diffusion inélastique a donc lieu s'il y a changement de la longueur d'onde entre le faisceau incident et le faisceau émis. Différents types de diffusion[modifier | modifier le code] De manière générale, les effets de diffusion sont extrêmement rapides, et ont lieu pour de larges bandes spectrales. Ondes électromagnétiques - particules élémentaires[modifier | modifier le code] Diffraction. Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre. Diffraction La diffraction est le comportement des ondes lorsqu’elles rencontrent un obstacle ; le phénomène peut être interprété par la diffusion d’une onde par les points de l'objet. La diffraction se manifeste par le fait qu'après la rencontre d’un objet, la densité de l'onde n’est pas conservée contrairement aux lois de l’optique géométrique. La diffraction est le résultat de l'interférence des ondes diffusées par chaque point.

Dans le domaine de l’étude des phénomènes de propagation des ondes, la diffraction intervient systématiquement lorsque l’onde rencontre un objet qui entrave une partie de sa propagation (typiquement le bord d'un mur ou le bord d'un objectif). Pour être mise en évidence clairement, l’obstacle que rencontre l’onde doit avoir une taille caractéristique relativement petite par rapport à la distance à laquelle l'observateur se place. Concernant l’approche calculatoire, deux méthodes peuvent être utilisées. Interférence. Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre. Interférences d'ondes planes lors de leur croisement. Interférence d'onde circulaires émises par deux sources voisines En mécanique ondulatoire, on parle d'interférences lorsque deux ondes de même type se rencontrent et interagissent l'une avec l'autre. Ce phénomène apparaît souvent en optique avec les ondes lumineuses, mais il s'obtient également avec des ondes électromagnétiques d'autres longueurs d'onde, ou avec d'autres types d'ondes comme les ondes sonores.

Définition[modifier | modifier le code] Une onde se modélise par une fonction étant la position dans l'espace (vecteur) et t étant le temps. Lorsque l'on a deux sources distinctes, deux émetteurs, créant deux ondes A1 et A2, en un point donné, l'amplitude de A sera (si le milieu est linéaire) l'interférence quand les deux ondes ont la même fréquencele battement quand les fréquences sont légèrement différentes.

Cette approche est justifiée par le fait que: et. Principe de Huygens-Fresnel. Polarisation (optique) Optique quantique. Français: Sciences: Physique: Optique.