Optique Géométrique -Cours-Résumés-Exercices et examens avec solutions
L’optique est une partie de la physique qui étudie la propagation de la lumière. La lumière visible est une onde électromagnétique (EM) dans le domaine de longueur d’onde compris entre 400nm et 800nm (1nm = 10-9 m). En optique géométrique, on traite les ondes EM comme des rayons et on ignore leur caractère ondulatoire. Ce traitement est correct si les dimensions des obstacles rencontrées par l’onde (lentilles, miroirs, etc…) sont très grandes comparées à la longueur d’onde.
L’optique géométrique introduite par Alhazen s’est développée sur la base d’observations simples et repose sur deux principes et des lois empiriques :
I. Les Phénomènes lumineux
I. 1. Source lumineuse
I. 2. Les types de milieux
I. 3. Système optique
I. 4. Faisceaux lumineux
I. 5. Objective de l’optique géométrique
I. 6. Lois de Snell-Descartes
I. 7. Caractère réels et virtuels des espaces
1. 8. Stigmatisme
II. 1. Miroir plan
II. 1. 1. Loi de Snell-Descartes pour la réflexion
II. 1. 2. Relation de conjugaison
Exercices
II. 2. Dioptre plan
II. 2. 1. Loi de Snell-Descartes pour la réfraction
Exercices
II. 2. 2. Prisme
Exercices
III. Miroir sphérique
III. 1. Relations de conjugaison
III. 2. Foyer Image F’
III. 3. Foyer Objet F
III. 4. Grandissement
III. 5. Les Caractéristiques de l’image
Exercices
IV. Dioptre sphérique
IV. 1. Relations de conjugaison
IV. 2. Grandissement
IV. 3. Foyer Image F’
IV. 4. Foyer Objet F
Exercices
V. Lentilles minces
V. 1. Formule de Conjugaison
a- Lentille épaisse
b- Lentille mince
c- Lentille mince d’indice n
d- Lentille mince d’indice n dans l’air
V. 2. Foyer Image F’
V. 2. Foyer Objet F
V. 4. Les différents types de lentilles
Exercices
VI. L’oeil
VI. 1. Biophysique de la vision
a- L’indice optique
b- Ponctum Proximum
c- Ponctum Remotum
d- Formation de l’image par l’oeil
VI. 2. Schéma optique de l’oeil
VI. 3. Les défauts de l’oeil
VI. 4. Les instruments d’optique
Exercices
Bibliographie
1. L’optique pendant l’antiquité
2. L’optique chez les Arabes
3. L’écart à l’optique géométrique
4. Huygens et Newton
5. Thomas Young et l’école française
6. La révolution quantique
7. De l’optique physique à la photonique
1. Nature de la lumière
2. Notions sur les ondes
3. Principe de propagation rectiligne de la lumière
4. Principe du retour inverse de la lumière
5. Indices de réfraction
6. Chemin optique
7. Les matériaux optiques
Exercices et problèmes 37
EP.2.1 : Chambre noire
EP.2.2 : Eclipses de Soleil
EP.2.3 : Longueurs d’ondes associées à des particules
EP.2.4 : Energie et quantité de mouvement transportées par la Lumière
EP.2.5 : Onde transversale dans une corde
EP.2.6 : Mesure de c par la méthode de la roue dentée (méthode de Fizeau)
EP.2.7 : Mesure de c par la méthode du miroir tournant (méthode de Foucault)
1. Lois de Snell-Descartes
2. Construction de Huygens
3. Principe de Fermat
4. Trajectoire dans un milieu inhomogène
Exercices et problèmes
EP.3.1. : Réfraction par un dioptre air-eau
EP.3.2. : Prisme rectangle
EP.3.3. : Réfraction par un cube
EP.3.4. : Association d’un dioptre et d’un miroir plans
EP.3.5. : Association de deux prismes
EP.3.6. : Principe de Fermat et lois de la réflexion
EP.3.7. : Principe de Fermat et lois de la réfraction
EP.3.8. : Réfraction dans une demi boule de verre
EP.3.9. : Réfraction par une boule argentée
EP.3.10. : Arc en ciel
EP. 3.11 : Fibre optique
EP.3.12. : Réfraction de l’atmosphère
EP.3.13. : Phénomène de mirage
1. Systèmes optiques
2. Images données par un système optique
3. Notions de stigmatisme
4. Conditions de stigmatisme approché. Approximation de Gauss
5. Propriétés des systèmes centrés
6. Systèmes centrés afocaux
Exercices et problèmes
EP.4.1. : Stigmatisme approché d’un dioptre plan
EP.4.2. : Stigmatisme approché du miroir sphérique
EP.4.3. : Stigmatisme rigoureux du dioptre sphérique
EP.4.4 : Miroir parabolique
EP.4.5. : Stigmatisme approché d’une demi boule de verre
1. Le miroir plan
2. Le dioptre plan
3. Lames à faces parallèles
Exercices et problèmes
E.P.5.1.: Miroir plan
E.P.5.2.: Association de trois miroirs
EP.5.3.: Miroirs formant un trièdre
EP.5.4. : Dioptre plan
EP.5.5. : Association de deux prismes rectangles
EP.5.6. : Association de trois dioptres
EP.5.7. : Mesure de l’indice l’un liquide 1
EP.5.8. : Mesure de l’indice d’un liquide 2
EP.5.9. : Association d’une lame à faces parallèles et d’un miroir plan
EP.5.10. : Vase à fond réfléchissant
EP.5.11. : Association de deux lames à faces parallèles
1. Formules du prisme
2. Etude de la déviation du prisme
3. Propriétés dispersives du prisme. Spectroscopes à prismes
Exercices et problèmes
EP.6.1. : Prisme de petit angle A
EP.6.2. : Marche d’un rayon lumineux dans un prisme
EP.6.3. : Prismes accolés
EP.6.4. : Prisme à liquide
EP.6.5. : Angle limite d’incidence
EP.6.6. : Déviation minimum
EP.6.7. : Variation de la déviation avec l’angle d’incidence
EP.6.8. : Association d’un prisme et d’un miroir
EP.6.9. : Image donnée par un prisme
EP.6.10. : Variation de la déviation avec la longueur d’onde
EP.6.11. : Etude de la dispersion d’un prisme
1. Le miroir sphérique
2. Le dioptre sphérique
Exercices et problèmes
EP.7.1. : Miroir sphérique concave
EP.7.2. : Miroir sphérique convexe
EP.7.3. : Rétroviseur
EP.7.4. : Image donnée par un miroir sphérique
EP.7.5. : Association d’un dioptre plan et d’un miroir sphérique
EP.7.6. : Association de deux miroirs sphériques 1
EP.7.7 : Association de deux miroirs sphériques 2
EP.7.8. : Association de deux miroirs sphériques 3
EP.7.9. : Image d’un objet dans une cavité
EP.7.10. : Rayon de courbure d’un dioptre sphérique
EP.7.11. : Foyers d’un dioptre sphérique
EP.7.12. : Boule de cristal
EP.7.13. : Association d’un dioptre et d’un miroir sphériques
EP.7.14. : Foyers d’une boule semi argentée
EP.7.15. : Demi boules accolées
EP.7.16. : Verre chinois
EP.7.17. : Baguette de verre à bouts sphériques
EP.7.18. : Distance objet–image dans un ballon rempli de liquide
1. Définitions
2. Centre optique
3. Marche d’un rayon lumineux
4. Foyers. Distance focale. Vergence
5. Relation de conjugaison
6. Image d’un petit objet perpendiculaire à l’axe
7. Grandissement linéaire transversal
8. Association de lentilles
Exercices et problèmes
EP.8.1. : Distances focales de lentilles minces
EP.8.2. : Association d’une lentille et d’un miroir plan
EP.8.3. : Principe de la méthode de Bessel
Cours N°01 d’Optique Géométrique
Cours N°02 d’Optique Géométrique
Cours N°03 d’Optique Géométrique
Cours N°04 d’Optique Géométrique
Cours N°05 d’Optique Géométrique
Cours N°06 d’Optique Géométrique
Cours N°07 d’Optique Géométrique
Cours N°08 d’Optique Géométrique
Cours N°09 d’Optique Géométrique
Cours N°10 d’Optique Géométrique
Cours N°11 d’Optique Géométrique
Résumé N°01 d’Optique Géométrique
Résumé N°02 d’Optique Géométrique
Exercice avec solution N°01
Exercice avec solution N°02
Examen avec solution N°01
Examen avec solution N°02
Examen avec solution N°03
Examen avec solution N°04
Examen avec solution N°05
Examen avec solution N°06
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