PCSI Physique
Fiche Opt5 : Instruments d’optique
1 Performances d’un instrument d’optique
Grandissement (transversal):γ = A0B0
AB
Grossissement (angulaire) :G=|θθ0| Puissance intrinsèque :Pi=|ABθ0∞|
2 L’oeil
L’œil peut être modélisé par une lentille mince convergente de distance focale variable (le cristallin) accompagnée d’un diaphragme (pupille et iris) et d’un écran (la rétine).
Pour un œil normal ouemmétrope, un point infiniment élogné se forme sansaccomoder sur la rétine : c’est sonponctum remotum.
Enaccomodant, (c’est à dire en bombant le cristallin), l’œil diminue sa distance focale et peut former l’image sur la rétine d’objets jusqu’aupunctum proximum (dm = 15 cm pour un œil émmetrope).
3 La loupe
La loupe est une lentille mince convergente qui donne d’un objet placé entre son plan focal objet et son dioptre d’entrée, une image virtuelle droite et agrandie ce qui augmente le pouvoir séparateur de l’oeil.
Elle permet une vision sans accomodation si l’objet est placé dans le plan focal objet de la loupe.
C’est aussi le rôle des oculaires de tout instrument d’optique.
4 Les lunettes
Les lunettes sont composées d’une lentille convergente(objectif), d’un réticule et d’une deuxième lentille (oculaire).
Le réticule est dans le plan de l’image intermédiaire, c’est à dire le plan focal objet de l’oculaire pour permettre une observation sans fatigue.
4.1 Lunette de visée à l’infini
Lalunette de visée à l’infini correspond au cas où le doublet est afocal.
A∞−→F10 ≡F2 −→A0∞
Lalunette autocollimatrice est une variante de lunette de visée à l’infini, dont le réglage se fait par autocollimation à l’aide d’une source de lumière secondaire intégrée à la lunette et d’un miroir plan.
4.2 Viseur à frontale fixe
Le viseur correspond au cas où le doublet estfocal.
Leviseur à frontale fixe permet l’observation d’objets dans un plan situé à distance fixe de l’instru- ment. Ce plan d’observation est le plan focal objet du doublet.
A≡F −→Ai ≡F2−→A0∞
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5 Le collimateur
Le collimateur est une lentille convergente dans le plan focal objet de laquelle on a placé un objet lumineux.
Il permet donc de former un objet virtuel à l’infini.
6 La projection d’images
On peut projeter l’image agrandie d’un objet en utilisant une lentille convergente (f0 > 0), un écran distant de l’objet de D >4f0 et en choisissant des deux positions de la lentille celle la plus proche (D) de l’objet.
7 Le goniomètre à prisme
Les relations géométriques fondamentales dans le prisme (A, n) sont : (D) D=i0+i−A A=r0+r sini=nsinr sini0 =nsinr0 Pour que les rayons incidents sur le prisme émergent, il faut que l’incidence soit assez élevée. Elle
doit dépasseri0 : (D)
i0= arcsin(nsin(arcsinA−1 n)) Le goniomètre est appareil destiné à la mesure d’angles.
Il comprend un collimateur, une plateforme mobile (destinée à recevoir un système dispersif comme un prisme), et une lunette de visée à l’infini.
La mesure du minimum de déviationDmpour une radiation donnéeλde la source lumineuse étudiée (D) permet de déterminer l’indicen(λ) correspondant.
n(λ) = sinDm2+A sinA2
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