Première
partie :
NOTIONS
D’OPTIQUE PHYSIQUE
I.
Les principes généraux de l’optique géométrique
1.
Longueur optique. Chemin optique de la lumière . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
2.
Trajets infiniment voisins. Trajet optique stationnaire . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
3.
Le principe de Fermat, son équivalence avec les " hypothèses de
Descartes "
4.
Théorème de Malus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.
Théorème de Malus et condition de stigmatisme . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
6.
Construction d’Huygens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . .
7.
Insuffisance des hypothèses de l’optique géométrique . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
8.
Hypothèses de base de la théorie ondulatoire. Surfaces équiphases . . . .
. . . . .
9.
Principe d’Huygens - Fresnel. Relation
n = c/v . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.
Hypothèses de l’optique géométrique et théorie ondulatoire . . . . . .
. . . . . . .
II.
Phénomènes d’interférence
III.
Phénomènes de diffraction
IV.
Notions de photométrie
Le
problème de la photométrie
1.
Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.
Grandeurs géométriques et grandeurs énergétiques . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
3.
Le problème de la photométrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . .
4.
Vision photopique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.
Efficacité lumineuse et flux lumineux. Courbe d’efficacité relative
photopique
6.
Flux lumineux dans un cas d’une lumière complexe . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
Grandeurs et unités photométriques
7.
Grandeurs photométriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . .
8.
Unités photométriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.
Cas des étoiles. Autres grandeurs et unités . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
10.
Loi de Lambert et conséquences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
11.
Ordres de grandeurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . .
Exercices
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . .
Transmission de la lumière. Relation de Clausius
12.
Réfraction d’un tube de lumière. Relation de Clausius . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
13.
Luminance d’un tube de lumière subissant des réfractions et des réflexions
14.
Amélioration du facteur de transmission. Traitement des surfaces . . . . .
. . . .
Exercices
V.
Effet photoélectrique. Aspect corpusculaire de la lumière
Deuxième
partie :
INSTRUMENTS
D’OPTIQUE
VI.
Aberrations géométriques
1.
Instruments d’optique et aberrations . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . .
Stigmatisme parfait
2.
Condition de stigmatisme parfait . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . .
3.
Surfaces stigmatiques par réflexion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
4.
Surfaces stigmatiques par réfraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . .
5.
Réalisation des surfaces stigmatiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
Aplanétisme. Condition des sinus
6.
Définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.
Condition des sinus ou condition d’Abbe . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . .
8.
Aplanétisme au foyer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . .
9.
Surfaces aplanétiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . .
Structure d’un faisceau isogène
10.
Lignes de courbure d’une surface d’onde . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . .
11.
Surface caustique d’un faisceau isogène . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . .
Structure d’un pinceau isogène
12.
Focales d’un pinceau isogène . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . .
13.
Cas particuliers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
14.
Astigmatisme oculaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . .
Aberrations géométriques des systèmes centrés
15.
Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16.
Points axiaux et points quasi axiaux. Aberrations d’ouverture . . . . . .
. . . . . .
17.
Points non axiaux. Aberrations d’inclinaison ou aberrations de champ . . .
. .
VII.
Limitation d’ouverture des faisceaux centrés
1.
Faisceau utile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.
Diaphragme d’ouverture. Pupilles d’entrée et de sortie . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
3.
Détermination des pupilles et du faisceau utile . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
4.
Cas de l’œil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.
Ouverture relative et nombre d’ouverture d’un objectif photographique .
. . . .
6.
Étendue géométrique du faisceau utile . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
Exercices
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . .
VIII.
Qualités des instruments d’optique
1.
Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Grandissement, puissance et grossissement
2.
Grandissement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.
Puissance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.
Grossissement dans le cas des lunettes et télescopes . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
5.
Grossissement dans le cas des objets rapprochés . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
6.
Grossissement équipupillaire ou grossissement normal . . . . . . . . . . .
. . . . . . .
Champ
7.
Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.
Champ transversal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
Exercices
9.
Champ en profondeur ou champ axial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
Clarté
10.
Flux lumineux entrant dans l’instrument . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . .
11.
Flux lumineux sortant de l’instrument . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
12.
Images rétiniennes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
13.
Clarté des instruments d’optique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . .
Exercices
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . .
Pouvoir séparateur
14.
Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15.
Critère de résolution de Lord Rayleigh pour un instrument parfait . . . .
. . . . .
16
Limite de résolution intrinsèque d’un instrument optiquement parfait . .
. . . . .
17.
Pouvoir séparateur de la plaque photographique réceptrice d’images . . .
. . .
18.
Pouvoir séparateur de l’œil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . .
19.
Pouvoir séparateur des instruments subjectifs. Grossissement optimal . . .
. . .
Exercice
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
20.
Pouvoir séparateur du spectroscope à prisme . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
Exercices
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . .
21.
Diffraction et aberrations d’ouverture . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
IX.
Lunette astronomique
1.
Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.
Description schématique. Formation de l’image. Mise au point . . . . . .
. . . . . .
3.
Cercle oculaire. Grossissement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
4.
Champ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.
Pouvoir séparateur. Grossissement optimal . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
6.
Clarté . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.
Objectifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.
Oculaires. Axe optique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . .
9.
Lunettes terrestres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Exercices
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . .
X.
Microscope
1.
De la loupe au microscope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . .
2.
Description schématique. Données essentielles . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
3.
Éléments cardinaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.
Cercle oculaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.
Puissance et grossissement commercial . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
6.
Mesure de la puissance et du grossissement commercial . . . . . . . . . . .
. . . . . .
7.
Mise au point. Profondeur de champ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . .
8.
Champ en largeur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . .
9.
Clarté . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.
Pouvoir
séparateur. Puissance et grossissement optimal . . . . . . . . . . . . . .
. . .
11.
Microscope optique et microscope électronique . . . . . . . . . . . . . . .
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Exercice
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
12.
Description plus détaillée du microscope optique . . . . . . . . . . . . .
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13.
Microscopie des objets de phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . .
Exercice
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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