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Chapitre 5. Les lentilles et les instruments d’optique. 5.1 Les dioptres sphériques. 5.1 Convention de signes. p et q sont positifs pour des grandeurs réelles, négatifs pour des grandeurs virtuelles;

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Presentation Transcript
chapitre 5

Chapitre 5

Les lentilles et les instruments d’optique

5 1 convention de signes
5.1 Convention de signes
  • p et q sont positifs pour des grandeurs réelles, négatifs pour des grandeurs virtuelles;
  • R est positif lorsque la surface est convexe (bombée) telle que vue par le rayon incident, négatif lorsque la surface est concave (creusée).
5 1 grandissement
5.1 Grandissement
  • Si m est positif, l ’image est droite (même sens que l ’objet);
  • Si m est négatif, l ’image est renversée;
  • Si m > 1, l’image est agrandie;
  • Si m < 1, l’image est réduite.
  • yI et yO sont vectoriels, i.e. que leur signe dépend de leur sens.
5 3 les propri t s des lentilles

R2

R1

O

I

n

5.3 Les propriétés des lentilles

L ’intersection entre les deux dioptres constitue une lentille.

5 3 types de lentilles
5.3 Types de lentilles
  • Convergente: Les rayons parallèles convergent vers un foyer; elles sont plus épaisses au centre que sur les bords.
  • Divergente: Les rayons parallèles divergent comme s’ils provenaient d ’un foyer situé à l ’avant de la lentille; elles sont plus minces au centre que sur les bords.

Les lentilles ont deux foyers, situés à égale distance de chaque côté de la lentille.

5 3 lentilles minces
5.3 Lentilles minces

Approximations:

  • Les lentilles n’ont pas d ’épaisseur;
  • On néglige l ’aberration sphérique (pour que tous les rayons convergent vers un foyer unique, les surfaces devraient être paraboliques);
  • On néglige l ’aberration chromatique, i.e. le fait que chaque couleur est déviée vers un foyer qui lui est propre.
5 3 trac des rayons principaux
5.3 Tracé des rayons principaux
  • Rayon 1: Un rayon passant au centre de la lentille n ’est pas dévié.
  • Rayon 2: Un rayon parallèle à l ’axe optique est dévié vers le foyer de la lentille.
  • Rayon 3: Un rayon passant par le foyer de la lentille est dévié parallèlement à l ’axe optique.
5 3 formule des lentilles minces
5.3 Formule des lentilles minces
  • p et q sont positifs pour des grandeurs réelles, négatifs pour des grandeurs virtuelles;
  • f est positif pour une lentille convergente, négatif pour une lentille divergente.
5 3 formule des lentilles minces1
5.3 Formule des lentilles minces
  • Si m est positif, l ’image est droite (même sens que l ’objet);
  • Si m est négatif, l ’image est renversée;
  • Si m>1, l ’image est agrandie;
  • Si m<1, l ’image est réduite.
slide11

Objectif

Oculaire

d

Objet

l

Fob

Fob

Foc

5.6 Le microscope composé

Observateur

l = longueur optique;

d = distance entre les 2 lentilles = l + Fob + Foc

slide12

qob

5.6 Le microscope composé

Objectif

Oculaire

d

pob

Fob

Fob

Foc

L ’image de l ’objet doit se former entre l ’oculaire et son foyer.

slide13

qoc

poc

L ’image finale est renversée par rapport à l ’objet initial:

5.6 Le microscope composé

Objectif

d=qob+poc

Oculaire

Fob

Fob

Foc

slide14

5.6 Le microscope composé

Si l ’image intermédiaire est sur le foyer de l ’oculaire:

Objectif

Oculaire

d

qoc

poc

Fob

Fob

Foc

L ’image finale est à l ’infini (œil au repos):

slide15

5.7 Le télescope

Il existe deux types de télescopes:

  • les réfracteurs (aussi appelés lunettes astronomiques), qui sont constitués de deux lentilles;
  • les réflecteurs, qui sont constitués d ’un miroir (l ’objectif) et d ’une lentille (l ’oculaire).
t lescope r fracteur
Télescope réfracteur

*Dans une lunette de Galilée, l ’oculaire est une lentille divergente.

slide18

5.7 Le télescope

Objectif

Oculaire

d

Objet à une distance p très grande

Observateur

Foc

Fob

slide19

qob

5.7 Le télescope

Objectif

Oculaire

d

Objet à une distance p très grande

Observateur

Foc

Fob

L ’image de l ’objet doit se former entre l ’oculaire et son foyer.

slide20

5.7 Le télescope

Objectif

Oculaire

d

qoc

Objet à une distance p très grande

poc

Observateur

Foc

Fob

G = -qob/poc

Si p=infini, alors G = -fob/poc

slide21

5.7 Le télescope

Si l ’image intermédiaire est sur le foyer de l ’oculaire:

Objectif

Oculaire

d

Objet à l ’infini

Observateur

Fob

Foc

L ’image finale est à l ’infini (œil au repos):

G = -fob/foc

slide22

5.7 Les télescopes géants

  • Télescopes réfracteursLe problème avec de grosses lentilles, c'est à dire des lentilles de quelques mètres de diamètre, c'est que la lentille doit être parfaitement homogène. Il est difficile d'atteindre un grande précision avec de telles grosseurs. De plus la masse d'un lentille est énorme et celle-ci se déforme sous son propre poids! Le seul appui possible pour une lentille est dans la monture car la lumière doit passer a travers la lentille

http://www.geocities.com/CapeCanaveral/Runway/6512/

slide23

5.7 Les télescopes géants

  • Télescopes réflecteursIl est plus facile de produire de grands miroirs car on peut sans problème renforcer un miroir par en dessous car la lumière ne passe pas au travers de celui-ci. Il est donc techniquement plus simple de fabriquer de gros miroirs. Télescope du mont Palomar : miroir : 12 tonnesmonture: 100 tonnesdiamètre: 5 mètres

http://www.geocities.com/CapeCanaveral/Runway/6512/

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2.11.4 Les télescopes géants

  • Il existe un autre moyen pour augmenter le diamètre des télescopes: les miroirs multiples. Le miroir de Keck sur le mont Mauna Kea, à Hawaii, a 10 mètres de diamètre. S'il avait été crée en 1980, ce miroir n'aurait tout simplement pas tenu le coup. Les ingénieurs ont décidé d'aborder le problème sous un autre angle, en divisant le miroir en trente-six parties hexagonales assemblées en nid d'abeilles. Chacune de ses miroirs mesure 1,80 mètres de diamètre , 7,5 centimètre d'épaisseur et pèse seulement 880 livres. un système de controle très sophistiqué permet de faire fonctionner tous les éléments ensemble, comme un seul miroir.http://www.geocities.com/CapeCanaveral/Runway/6512/
slide25

5.8 Troubles de la vision

Œil

normal

Œil

myope

Œil

myope

corrigé

slide26

5.8 Troubles de la vision

Œil

normal

Œil

presbyte ou

hypermétrope

Correction