Dr. Linda GHEGAL Physique

(1)

Dr. Linda GHEGAL

Physique

1^ère Année TC LMD

Faculté des Sciences de la Nature et de la Vie Université des Frères Mentouri Constantine 1

Année universitaire 2010 -2021

(2)

Plan d’exposé

Partie I: Optique géométrique

1. Les lois de réfraction et de réflexion totale.

2. Construction de l’image (Miroir-Dioptre-Lentilles minces).

3. Œil et Instruments optiques (Loupe-Microscope optique).

(3)

Plan d’exposé

(4)

Plan d’exposé

Partie : Optique géométrique

(5)

Plan d’exposé

(6)

Partie:

Optique géométrique

(7)

1. Les lois

de réfraction et de réflexion totale

(8)

Objectif !?!

(9)

Etudier

Le comportement de la lumière dans des

différents milieux

(10)

Définition

(11)

 Rayon lumineux : est le nom donné à la droite représentant la trajectoire de la lumière.

Rayon lumineux

(12)

 Rayon lumineux : est le nom donné à la droite représentant la trajectoire de la lumière.

 Le sens de propagation de rayon lumineux, pris par convention de gauche à droite.

(+)

Sens de la lumière Incidente

(13)

 Dans un milieu

Transparent

Homogène

 Isotrope

(L'isotropie est donc quelque chose de relatif à un point donné)

la lumière se déplace Rectilignement (en ligne droite).

 Le sens de propagation des rayon lumineux, pris par convention de gauche à droite.

(14)

 Dans un milieu

Transparent: la couleur du milieu.

Homogène:

 Isotrope:

(15)

 Dans un milieu

Transparent:

Homogène: mêmes propriétés en tout point.

 Isotrope:

(16)

 Dans un milieu

Transparent

Homogène: mêmes propriétés en tout point.

 Isotrope: mêmes propriétés dans toutes les directions, (L'isotropie est donc quelque chose de relatif à un point donné)

(17)

 Milieu transparent est caractérisé par indice de réfraction absolu

n

C : Vitesse de la lumière dans le vide ‘et l’air’. C= 3.10⁸ m.s^-1

v : Vitesse de la lumière dans les milieux matériels.

avec

(18)

n

 Air :

 Verre:

 Eau:

avec

(19)

 Comportement de la lumière dépend

des indices de réfraction des milieux.

n

 Air :

 Verre:

 Eau:

avec

(20)

Les lois de réfraction et de

réflexion totale

(21)

Dioptre

(22)

 Dioptre: est une surface qui sépare deux milieux d'indices de réfractions différents.

Eau

Air

(23)

Dioptre

(24)

Dioptre (air-eau)

(25)

Dioptre plan: La surface est plane

Dioptre sphérique: La surface est sphérique

Air Verre

Verre Air

(26)

Dioptre

(27)

: Rayon incident

(28)

: Rayon incident : Point d’incidence

(29)

: Rayon incident

: Droite au dioptre au point d'incidence.

: Point d’incidence

(30)

: Rayon incident

: Droite au dioptre au point d'incidence._┴

: Point d’incidence : Angle d’incidence

(31)

(32)

(33)

(34)

: Rayon réfracté

: Angle de réfraction

Phénomène de Réfraction

(35)

• Le rayon lumineux est réfracté lors de son passage dans le 2^ème milieux

(36)

se rapproche de la normale

(37)

: Déviation

(38)

Lois de Réfraction

La 1^ère loi :

Le rayon , le rayon et sont dans un même plan dit le plan d’incidence.

(39)

La 2^ème loi :

Loi Snell Descarte :

Lois de Réfraction

(40)

(41)

: On doit calculer

: Angle d’incidence limite

(42)

: On doit comparer les deux valeurs de et

(43)

On distingue trois cas : et

(44)

On distingue trois cas

Phénomène de réfraction

: et

(45)

Phénomène

de réfraction Phénomène de réflexion totale : et

(46)

Phénomène

de réfraction Emergence

rasante Phénomène

de réflexion totale : et

(47)

1^er cas

(48)

1^er cas

(49)

1^er cas

(50)

1^er cas

• Le rayon lumineux est réfracté lors de son passage dans le 2^ème milieux

(51)

s’éloigne de la normale

1^er cas

(52)

: Déviation

1^er cas

(53)

1^er cas

(On utilise les deux lois de Réfraction)

(54)

Phénomène de Réflexion totale

2^ème cas

(55)

2^ème cas

: Rayon réfléchi

: Angle de réflexion

(56)

2^ème cas

• Le rayon lumineux est réfléchi au niveau de dioptre dans le 1^er milieu

(57)

2^ème cas

: Déviation

(58)

2^ème cas

Lois de Réflexion totale

La 1^ère loi :

Le rayon , le rayon et sont dans un même plan dit le plan d’incidence.

(59)

2^ème cas

Lois de Réflexion totale

La 3^ème loi :

(60)

3^ème cas

Emergence rasante

(61)

Remarque

Phenomène de réfraction:

 La loi de Snell Descarte :

Si : et

On obtient Loi de Kepler

Ayant une valeur très petite

(62)

Remarque

Phenomène de réfraction:

 La loi de Snell Descarte :

Si : et

On obtient Loi de Kepler



Pour une incidence rasante :

Angle de réfraction limite

(63)

Miroir

5

(64)

 Miroir: C'est une surface qui réfléchisse complètement la lumière.

Air

Miroir

(65)

Air

Miroir

(66)

Air

Miroir

• Le rayon lumineux est réfléchi au niveau du miroir dans le 1^er milieu

(67)

Miroir plan: La surface est plane

Miroir sphérique: La surface est sphérique Air

Air

Miroir Miroir

(68)

Remarque

Tout rayon incident normal au dioptre n'est pas dévié.

(69)

Air

Miroir

Remarque

(70)

Remarque

(71)

Remarque

(72)

Remarque

(73)

(74)

(75)

(76)

(77)

Lame à faces parallèles

(78)

Association de deux dioptres plans parallèles entre eux

Air

Vitre

e : Epaisseur

(79)

 La lumière n’est déviée par un passage à travers une vitre ?

(80)

(81)

(82)

(83)

Phénomène de Réfraction

(84)

(85)

(86)

(87)

Loi Snell Descarte : ₍₁₎

(88)

Deviation : _(a)

(89)

(90)

(91)

(92)

Phénomène de Réfraction Angles

Alternes-internes

Proprièté

(93)

(94)

: On doit calculer

(95)

: On a trouvé

(96)

: On a trouvé Phénomène de Réfraction

(97)

(98)

(99)

(100)

Loi Snell Descarte : ⁽²⁾

(101)

Deviation : ^(b)

(102)

Loi Snell Descarte

• Dioptre (air-vitre) : (1)

(103)

• Dioptre (air-vitre) :

• Dioptre (vitre-air) : (2)

(1)

(104)

(1)

On a

(105)

(1)

On a

On obtient alors

(106)

(1)

On a

On obtient alors

La lumière n’est déviée par un passage à travers une vitre

(107)

Déviation

• Dioptre (vitre-air) : (b)

(a)

(108)

Déviation

(a)

On a

(109)

Déviation

(a)

On a

La déviation totale

Ne sont pas

dans le même ses

(110)

Déviation

(a)

On a

Ne sont pas

dans le même ses

(a) - (b)

(111)

 Décalage d

(112)

 Décalage d :

e

On a et

(113)

 Décalage

(d) (c)

(114)

 Décalage

(d) (c)

(*) (c)/(d)

(115)

 Décalage

(d) (c)

 Décalage maximal:

(Incidence est rasante)

(*)

: Pour

(c)/(d)

(116)

 Décalage

(d) (c)

 Décalage maximal:

(Incidence est rasante)

(*)

: Pour

Remplaçant ( ) ^dans ^(*)

(c)/(d)

(117)

Prisme

(118)

 Prisme est l'association de deux dioptres plans non parallèles.

il est utilisé pour dévier un rayon lumineux « réfracter ou réfléchir la lumière ».

(119)

Le chemin du rayon lumineux à travers le prisme. n_p=1.52 Sommet A=60°

A

n_p=1,52 n_a=1

Air

Prisme

(120)

A

Triangle isocèle en A

(121)

A

Triangle isocèle qui a de deux coté de la même longueur

(122)

A

(123)

A

(124)

A

(125)

A

(126)

A

(127)

A

(128)

A

Loi Snell Descarte :

(129)

A

Deviation : ^(a)

(130)

A

(131)

A

(132)

A

Sommet : (Triangle isocèle en A)

(133)

Démonstration de

A

B C

•Triangle :

(134)

A

(135)

A

: On doit calculer

(136)

A

: On a trouvé

(137)

A

: On a trouvé Phénomène de Réfraction

(138)

A

Phénomène

de Réfraction Phénomène

de Réfraction

(139)

A

Phénomène

de Réfraction

(140)

A

Phénomène

de Réfraction

Deviation : ^(b)

(141)

 Déviation totale

(142)

• Dioptre (air-prisme) : (a)

(143)

• Dioptre (air-prisme) :

• Dioptre (prisme-air) : (b)

(a)

(144)

(a)

Sachant que

(145)

(a)

Sachant que

(146)

(a)

Sachant que

La déviation totale (a) et (b) (*)

(147)

(a)

Sachant que

 Déviation minimale: La déviation minimale est atteinte pour

(a) et (b) (*)

(148)

(a)

Sachant que

 Déviation minimale: La déviation minimale est atteinte pour

(*)

(*) (a) et (b)

Remplaçant dans

(149)

 La condition d’émergence

 Condition sur le sommet :

 Condition sur l’angle d’incidence : et

(150)

 Dispersion de la lumière par un prisme

L’expérience montre que lorsque un faisceau parallèle monochromatique aborde un prisme sur une de ces faces, il en émerge par l’autre face

plusieurs faisceaux, non parallèles et de couleurs différentes.

Lumière blanche

 Ce phénomène est appelé dispersion. (voir TP)

(151)

 Dispersion de la lumière par un prisme

L’expérience montre que lorsque un faisceau parallèle monochromatique aborde un prisme sur une de ces faces, il en émerge par l’autre face

plusieurs faisceaux, non parallèles et de couleurs différentes.

Lumière blanche

 Ce phénomène est appelé dispersion. (voir TP)