1 • La lumière et l’optique géométrique
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© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
4. L’OPTIQUE GÉOMÉTRIQUE
Les différents exemples abordés illustent bien le fait que l’observation d’un phénomène
lumineux est possible si l’on dispose d’une source de lumière, d’un milieu dans lequel
elle se propage et d’un récepteur qui peut-être un écran, l’œil... Afin d’expliquer les phénomènes observés, l’optique propose plusieurs formalismes que nous allons rappeler.
4.1. Cadre général de l’optique
Le mot optique est la transcription du mot grec qui signifie « je vois ». Il nous rappelle
qu’à l’origine on ne distinguait pas nettement l’étude des sens de la vue de celle de la
lumière. Aujourd’hui, c’est l’optique physiologique qui s’occupe des sensations visuelles.
Dans cet ouvrage, nous appliquons principalement l’optique à des sources lumineuses
du domaine visible. Cependant, l’optique ne se limite pas seulement aux phénomènes
lumineux proprement dits mais englobe aussi les rayonnements invisibles comme l’infrarouge (IR), l’ultraviolet (UV), les rayons X..., qui obéissent aux mêmes lois. La lumière
pourra donc être éventuellement définie dans un sens plus large que celui de rayonnement visible.
Historiquement, l’optique couvre trois domaines différents : l’optique géométrique, l’optique ondulatoire et l’optique quantique, qui sont apparus en ordre de difficulté croissante tant expérimentale que mathématique. Il ne s’agit pas d’outils contradictoires mais
de trois visions différentes des mêmes phénomènes (tableau 1.3). L’optique géométrique n’est pas autre chose qu’une méthode de calcul simple s’appliquant sous certaines
conditions. Nous verrons qu’elle est construite de manière logique et rigoureuse moyennant quelques principes comme, par exemple, le principe de propagation rectiligne que
nous avons déjà énoncé.
Tableau 1.3 • Les trois grandes subdivisions de l’optique
Validité
Dimensions du système
Dimensions du système de
Dimensions du système
grandes devant la longueur
l’ordre de la longueur
petites devant la longueur
d’onde qui se propage
d’onde qui se propage
d’onde qui se propage
Préoccupations
Rayon lumineux
Onde lumineuse
Processus atomiques
Réflexion
Vibration électrique
Vibrations
Réfraction
Interférence
électromagnétiques
Dispersion
Diffraction
Champ électrique
Photométrie
Diffusion
et magnétique
Polarisation
Apparition
XVIII e siècle
XIX e siècle
XX e siècle
Optique géométrique
Optique ondulatoire
Optique quantique
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© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
4. L’OPTIQUE GÉOMÉTRIQUE
Les différents exemples abordés illustent bien le fait que l’observation d’un phénomène
lumineux est possible si l’on dispose d’une source de lumière, d’un milieu dans lequel
elle se propage et d’un récepteur qui peut-être un écran, l’œil... Afin d’expliquer les phénomènes observés, l’optique propose plusieurs formalismes que nous allons rappeler.
4.1. Cadre général de l’optique
Le mot optique est la transcription du mot grec qui signifie « je vois ». Il nous rappelle
qu’à l’origine on ne distinguait pas nettement l’étude des sens de la vue de celle de la
lumière. Aujourd’hui, c’est l’optique physiologique qui s’occupe des sensations visuelles.
Dans cet ouvrage, nous appliquons principalement l’optique à des sources lumineuses
du domaine visible. Cependant, l’optique ne se limite pas seulement aux phénomènes
lumineux proprement dits mais englobe aussi les rayonnements invisibles comme l’infrarouge (IR), l’ultraviolet (UV), les rayons X..., qui obéissent aux mêmes lois. La lumière
pourra donc être éventuellement définie dans un sens plus large que celui de rayonnement visible.
Historiquement, l’optique couvre trois domaines différents : l’optique géométrique, l’optique ondulatoire et l’optique quantique, qui sont apparus en ordre de difficulté croissante tant expérimentale que mathématique. Il ne s’agit pas d’outils contradictoires mais
de trois visions différentes des mêmes phénomènes (tableau 1.3). L’optique géométrique n’est pas autre chose qu’une méthode de calcul simple s’appliquant sous certaines
conditions. Nous verrons qu’elle est construite de manière logique et rigoureuse moyennant quelques principes comme, par exemple, le principe de propagation rectiligne que
nous avons déjà énoncé.
Tableau 1.3 • Les trois grandes subdivisions de l’optique
Validité
Dimensions du système
Dimensions du système de
Dimensions du système
grandes devant la longueur
l’ordre de la longueur
petites devant la longueur
d’onde qui se propage
d’onde qui se propage
d’onde qui se propage
Préoccupations
Rayon lumineux
Onde lumineuse
Processus atomiques
Réflexion
Vibration électrique
Vibrations
Réfraction
Interférence
électromagnétiques
Dispersion
Diffraction
Champ électrique
Photométrie
Diffusion
et magnétique
Polarisation
Apparition
XVIII e siècle
XIX e siècle
XX e siècle
Optique géométrique
Optique ondulatoire
Optique quantique