Chapitre 5 Lentilles et Instruments Optiques

1. Chapitre 5Lentilles et Instruments Optiques • Lentilles minces • Système de plusieurs lentilles • Oeil

2. Les lentilles • La position du foyer dépend de la forme (rayon de courbure) du verre et du matériau (indice de réfraction) Équation des opticiens

3. Aberrations Aberration chromatique Aberration de sphéricité

4. Foyer image • Rayons de lumière parallèle à l ’axe optique se dirigent vers le foyer image après avoir traversé la lentille: Lentille convergente Lentille divergente

5. Foyer objet • Un objet réel au foyer objet d’une lentille convergente produit un faisceau de lumière parallèle à l’axe optique à la sortie: • Un objet virtuel au foyer objet d’une lentille divergente produit un faisceau de lumière parallèle à l’axe optique à la sortie:

6. Formation des images par une lentille mince • Rayons principaux: • Rayons parallèles à l’axe optique son déviés vers le foyer image • Rayons passant par le foyer objet deviennent parallèles à l ’axe optique après réfraction • Rayons passant par le centre de la lentille ne sont pas déviés

7. Lentilles convergentes Objet placé avant le foyer objet Image virtuelle droite de dimension supérieure à l’objet Objet au-delà du foyer objet Image réelle et inversée

8. Lentilles divergentes Pour toute position de l’objet Image virtuelle et droite

9. Formule des lentilles minces

10. Convention de signes (lentilles) • Côté réel: côté où le rayon se dirige après réfraction • Image du côté réel q positif Image du côté virtuel q négatif • Objet réel p positif Objet virtuel p négatif • Foyer image du côté réel f positif Foyer image du côté virtuel f négatif

11. Grandissement • Grandissement d’une lentille mince:

12. Association de lentilles minces • Image de la 1ière Objet de la 2e • Grandissement total: • Lentilles accolées: p1 q2

13. La loupe

14. Le microscope

15. Le télescope

16. Le télescope

17. L’œil • Globe ~sphérique, de 28 mm de diamètre • Image d’un objet étendu est inversée dans l ’œil Le cerveau réinterprète l ’image, donnant une perception à l ’endroit

18. Les composantes de l’œil • La cornée: dioptre d ’entrée courbure plus prononcée

19. Les composantes de l’œil (suite) • L’humeur aqueuse • L’iris: diaphragme de diamètre variable ouverture centrale: pupille (2 à 8 mm) • La pupille permet d’ajuster la quantité de lumière entrante (facteur 16) • L ’œil peut s’ajuster à des changement d ’intensité d’un facteur 100000 « Adaptation » (cerveau)

20. Les composantes de l’œil (suite) • Le cristallin:lentille de l ’œil (convergence variable) • Substance transparente inhomogène, plus dure au centre et plus molle à l’extérieur • Indice de réfraction décroît du centre jusqu’au bord:

21. Les composantes de l’œil (suite) • Le cristallin (suite) • retenu par des muscles qui se tendent et se relâchent pour modifier sa courbure (et sa puissance) • « accommodation »: possibilité de modifier la forme du cristallin pour focaliser à diverses distances • « pouvoir d’accommodation » : écart entre les puissances maximale et minimale • Humeur vitrée: substance transparente

22. Les composantes de l’œil (suite) • La rétine: « écran de projection » qui tapisse le fond de l’œil: Couche de cellules sensibles à la lumière: • Cônes (~ 6000): perception des couleurs nécessitent une bonne luminosité vision de jour • Bâtonnets (~100 000 000): 1 seul pigment pas de couleur fonctionnent en faible lumière vision nocturne Tache jaune (fovéa): région sensible de l’œil Tache aveugle: nerf optique

23. Accommodation

24. Accommodation

25. Les verres correcteurs Oeil hypermétrope Oeil myope

26. Puissance d’une lentille mince • La lentille modifie la forme d’un front d’onde • Puissance: capacité d ’une lentille de modifier un front d’onde: Distance focale faible Plus grande modification de l’onde Plus grande puissance