chap4 [Mode de compatibilité]

IUT Lannion – Optique instrumentale
Plan du cours
– Notions de base et définitions
– Photométrie / Sources de lumière
– Les bases de l’optique géométrique
– Généralités sur les systèmes optiques
– Eléments à faces planes
– Dioptres sphériques
– Les lentilles
– Propriétés de quelques instruments d’optique
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Chapitre 4 – Généralités sur les systèmes optiques
I – Systèmes centrés
Système optique centré (S) : succession de dioptres dont l’axe de
symétrie est commun
Espace objet : n
(S )
Espace image : n′
Sens de propagation
de la lumière
Axe optique
De
Ds
L’espace objet (d’indice n) est situé avant le dioptre d’entrée De
L’espace image (d’indice n’) est situé après le dioptre de sortie Ds
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Chapitre 4 – Généralités sur les systèmes optiques
II – Stigmatisme
a) Points conjugués
B′
B
×
A
(S )
α
α′
×
A′
++
axe optique
+
De
Sens de
propagation
de la lumière
Ds
- A est un objet ponctuel situé sur l’axe optique. A’ est son image.
On dit que A et A’ sont conjugués
- AB est un objet étendu situé sur l’axe optique. A’B’ est son image.
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Chapitre 4 – Généralités sur les systèmes optiques
Objet réel
A
×
×
Image réelle
(S )
×
A′
A
Image virtuelle
Objet virtuel
Espace objet
De
Ds
A′
×
Espace image
- Objet réel : objet appartenant à l’espace objet
- Objet virtuel : objet appartenant à l’espace image
- Image réelle : image appartenant à l’espace image
- Image virtuelle : image appartenant à l’espace objet
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Chapitre 4 – Généralités sur les systèmes optiques
b) Stigmatisme
Si tous les rayons issus de A passent par A′
rigoureusement stigmatique
: le couple
( A, A′)
est
Dans ce cas, quel que soit le rayon choisi le chemin optique entre A et A′
est constant : L AA′ = cte
Si les rayons issus de A passent au voisinage de A′ , on parle de
stigmatisme approché.
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Chapitre 4 – Généralités sur les systèmes optiques
Dioptre sphérique : points quelconques
points non stigmatiques
n′ = 1
n = 1.5
A′
A
C
A Objet réel – A′ Image virtuelle
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Chapitre 4 – Généralités sur les systèmes optiques
Dioptre sphérique : points de WEIERSTRASS
points stigmatiques
n′ = 1
n = 1.5
A′
n′

CA = n SC

CA′ = n SC

n′
A
C
S
A Objet réel – A′ Image virtuelle
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Chapitre 4 – Généralités sur les systèmes optiques
c) Approximation de GAUSS
L’approximation de GAUSS consiste à se limiter à des rayons incidents peu
inclinés sur l’axe et à des objets de petites dimensions, nous admettrons
que le stigmatisme est réalisé (au premier ordre) pour tous les points
conjugués. C’est le cadre de l’approximation de GAUSS ou approximation
paraxiale.
Dans l’approximation de GAUSS les systèmes centrés sont aplanétiques :
l’image d’un segment perpendiculaire à l’axe est également un segment
perpendiculaire à l’axe.
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Chapitre 4 – Généralités sur les systèmes optiques
d) Grandissements
α et α’ sont appelés angles d’ouverture objet et image
Grandissement transverse : g y =
Grandissement angulaire : g α =
A′B ′
AB
α′
α
Relation de LAGRANGE HELMHOLTZ : g y g α =
n
n′
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Chapitre 4 – Généralités sur les systèmes optiques
III – Foyers
a) Objet / Image à l’infini
(S )
Objet ponctuel à l’infini
sur l’axe
(S )
Objet ponctuel à l’infini
hors d’axe
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Chapitre 4 – Généralités sur les systèmes optiques
Image ponctuelle à l’infini
sur l’axe
(S )
Image ponctuelle à l’infini
hors d’axe
(S )
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Chapitre 4 – Généralités sur les systèmes optiques
b) Définitions des foyers
Pour un système focal :
- Le foyer image F ′ est le conjugué d’un objet ponctuel situé à l’infini sur l’axe
- Le foyer objet F est le conjugué d’une image ponctuelle située à l’infini sur l’axe
Un système afocal ne possède pas de foyer.
Le plan focal objet est le plan orthogonal à l’axe du système contenant le foyer
objet
Le plan focal image est le plan orthogonal à l’axe du système contenant le foyer
image
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