66 Chapitre 3
Optique géométrique
• Vérifier que le rayon lumineux se propage d’un milieu plus réfringent vers un milieu
moins réfringent (n 1 > n 2 ).
• Calculer l’angle d’incidence limite, qui permet d’avoir un angle réfracté égal à π/2 :
n 1 sin i 1 = n 2 sin
π
2
= n 2 soit sin i 1 =
n 2
n 1
.
• Vérifier qu’il y a réflexion totale si i 1 > i 1 .
Méthode 3.2 : Établir la condition de la réflexion totale
Exercice (3.3)
La lumière provenant d’une étoile est en partie réfléchie sur les différentes couches de l’atmosphère.
Pour limiter cette réflexion mais également l’absorption et la diffusion de la lumière incidente par
les éléments de l’atmosphère, les grands observatoires sont placés en altitude. L’idéal est de placer
l’instrument d’observation hors de l’atmosphère, sur un satellite. C’est le cas du télescope spatial
Hubble.
4 Observation d’une étoile à l’aide d’un système optique
On considère une lunette astronomique formée d’un objectif qui fait l’image d’une étoile sur un
capteur photosensible (CCD). Dans sa forme la plus simple, l’objectif est une lentille biconvexe en
verre, dont les deux faces constituent deux dioptres sphériques.
Un système optique centré est un ensemble de dioptres qui admettent un axe de symétrie de
révolution, constituant son axe optique. Il est délimité par une face d’entrée, par laquelle la
lumière incidente entre dans le système et une face de sortie, par laquelle elle en ressort.
Définition : Système optique centré
On définit les éléments suivants :
• Plans transverses : plans perpendiculaires à l’axe optique.
• Point objet : intersection de rayons lumineux arrivant sur le système optique.
• Objet réel ou virtuel : un objet est réel s’il est situé avant la face d’entrée du système
optique (il peut être touché). Dans le cas contraire l’objet est virtuel.
• Point image : point d’intersection des rayons lumineux émergeant du système optique.
• Image réelle ou virtuelle : une image est réelle si elle est située après la face de sortie
du système optique (elle peut être visible sur un écran). Dans le cas contraire l’image est
virtuelle.
Les rayons provenant d’un point objet situé à très grande distance du système optique
sont pratiquement parallèles entre eux. On dit que le point est à l’infini. Pour un point
objet sur l’axe optique à l’infini, les rayons incidents sont parallèles à l’axe optique.
La figure 3.5 illustre les différentes configurations que l’on peut rencontrer avec un système optique
centré (S).
partagelivrescpge.blogspot.com
Optique géométrique
• Vérifier que le rayon lumineux se propage d’un milieu plus réfringent vers un milieu
moins réfringent (n 1 > n 2 ).
• Calculer l’angle d’incidence limite, qui permet d’avoir un angle réfracté égal à π/2 :
n 1 sin i 1 = n 2 sin
π
2
= n 2 soit sin i 1 =
n 2
n 1
.
• Vérifier qu’il y a réflexion totale si i 1 > i 1 .
Méthode 3.2 : Établir la condition de la réflexion totale
Exercice (3.3)
La lumière provenant d’une étoile est en partie réfléchie sur les différentes couches de l’atmosphère.
Pour limiter cette réflexion mais également l’absorption et la diffusion de la lumière incidente par
les éléments de l’atmosphère, les grands observatoires sont placés en altitude. L’idéal est de placer
l’instrument d’observation hors de l’atmosphère, sur un satellite. C’est le cas du télescope spatial
Hubble.
4 Observation d’une étoile à l’aide d’un système optique
On considère une lunette astronomique formée d’un objectif qui fait l’image d’une étoile sur un
capteur photosensible (CCD). Dans sa forme la plus simple, l’objectif est une lentille biconvexe en
verre, dont les deux faces constituent deux dioptres sphériques.
Un système optique centré est un ensemble de dioptres qui admettent un axe de symétrie de
révolution, constituant son axe optique. Il est délimité par une face d’entrée, par laquelle la
lumière incidente entre dans le système et une face de sortie, par laquelle elle en ressort.
Définition : Système optique centré
On définit les éléments suivants :
• Plans transverses : plans perpendiculaires à l’axe optique.
• Point objet : intersection de rayons lumineux arrivant sur le système optique.
• Objet réel ou virtuel : un objet est réel s’il est situé avant la face d’entrée du système
optique (il peut être touché). Dans le cas contraire l’objet est virtuel.
• Point image : point d’intersection des rayons lumineux émergeant du système optique.
• Image réelle ou virtuelle : une image est réelle si elle est située après la face de sortie
du système optique (elle peut être visible sur un écran). Dans le cas contraire l’image est
virtuelle.
Les rayons provenant d’un point objet situé à très grande distance du système optique
sont pratiquement parallèles entre eux. On dit que le point est à l’infini. Pour un point
objet sur l’axe optique à l’infini, les rayons incidents sont parallèles à l’axe optique.
La figure 3.5 illustre les différentes configurations que l’on peut rencontrer avec un système optique
centré (S).
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