Optique expérimentale

Table des matières

Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

I. Sources lumineuses et optique géométrique

1. Sources lumineuses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

a. Sources thermiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

b. Lampes spectrales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

c. Tube fluorescent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

d. Lasers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

e. Diodes électroluminescentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Filtres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

a. Filtres modificateurs du spectre visible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

b. Filtres atténuateurs ou densités neutres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

c. Filtres antithermiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. Lentilles, condenseurs, miroirs, diaphragmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

a. Lentilles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

b. Condenseurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

c. Lentilles de Fresnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

d. Miroirs plans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

e. Diaphragmes et petits trous circulaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4. Projection sur un écran éloigné . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

a. Projection d'un petit trou . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

b. Image d'un objet transparent peu diffusant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

c. Image d'un objet très diffusant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5. Expériences simples d'optique géométrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

a. Obtention d'un faisceau de lumière parallèle par autocollimation . . . . . .

b. Vérification des lois de conjugaison pour une lentille mince convergente

c. Mesure précise de petites distances focales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

d. Mesure de la distance focale d'une lentille mince divergente . . . . . . . . .

e. Comment reconnaître les différents verres de lunettes ? . . . . . . . . . . . . . .

6. Modèle simple de l'œil, de la loupe et du microscope . . . . . . . . . . . . . . . . .

a. L'œil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

b. Loupe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

c. Microscope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7. Quelques propriétés des objectifs photographiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

a. Plans principaux d'un téléobjectif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

b. Influence de l'ouverture sur la luminosité d'un objectif photographique

c. Influence de l'ouverture sur la profondeur de champ
d'un objectif photographique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8. Aberrations des lentilles sphériques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

a. L'aberration sphérique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

b. Aberration chromatique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9. Diaphragmes de champ et d'ouverture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

a. Mise en évidence expérimentale
des diaphragmes de champ et d'ouverture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

b. Définitions des lucarnes et pupilles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

c. Recherche expérimentale des lucarnes et pupilles dans un cas simple . . .

d. Généralisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

e. Lentilles de champ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

10. Application aux instruments d'optique réels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

a. Étude d'une paire de jumelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

b. Microscope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

II. Photodétecteurs et photométrie

1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

a. Caractéristiques d'un photodétecteur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

b. Réponse spectrale d'un photodétecteur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Photodiode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

a. Présentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

b. Caractéristiques courant-tension de la photodiode . . . . . . . . . . . . . . . . . .

c. Comparaison des montages électriques de base. Influence sur la linéarité

d. Étude de la linéarité par la méthode des additions . . . . . . . . . . . . . . . . . .

e. Sensibilité et rendement quantique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

f. Temps de réponse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. Autres détecteurs photoniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

a. Photorésistances (ou cellules photoconductrices) . . . . . . . . . . . . . . . . . .

b. Photomultiplicateur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4. Détecteurs thermiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

a. Principe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

b. Thermopile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

c. Détecteur pyroélectrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

d. Réponse spectrale des détecteurs photoniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

e. Rendement d'une photopile (cellule solaire) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5. Détecteurs d'image . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

a. Principe de fonctionnement des barrettes de photodiodes . . . . . . . . . . . .

b. Principe de fonctionnement des capteurs CCD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

c. Caractéristiques et utilisations possibles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6. Photométrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

a. Quelques définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

b. Expériences simples de mesure d'une grandeur photométrique . . . . . . . .

c. Mesure de la luminance d'une source étendue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

d. Luminance du corps noir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

III. Optique ondulatoire

IV. Laser hélium-néon

V. Spectroscopie

VI. Polarisation de la lumière et optique des milieux anisotropes

Annexe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Fournisseurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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