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Introduction à l’optique : Concepts et exercices

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14/10/2022

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Introduction à l’optique : Concepts et exercices

Bienvenue dans l'univers fascinant de l'optique géométrique, un domaine fondamental de la physique qui étudie la propagation de la lumière. Ce cours vous présente les principes essentiels de la propagation rectiligne de la lumière, les lois de Snell-Descartes régissant la réflexion et la réfraction, ainsi que le fonctionnement des lentilles convergentes. Vous découvrirez comment la lumière se comporte lorsqu'elle traverse différents milieux, comment elle se décompose en spectres lumineux, et comment les lentilles permettent de former des images. Ces connaissances sont non seulement cruciales pour comprendre le fonctionnement de nombreux instruments optiques, mais aussi celui de l'œil humain.

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14/10/2022

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propagation rectiligne de Pa Pumière ५० 2° source 'milieu = P.H indice de réfraction dans un C vide air C milieu rayon Pumineux V >.-__ \ >

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Propagation rectiligne de la lumière

La lumière se propage en ligne droite dans un milieu homogène, formant ce qu'on appelle des rayons lumineux.

Caractéristiques fondamentales:

  • Vitesse dans le vide: c = 3,00 × 10⁸ m/s
  • Relation vitesse-distance: c = d/Δt
  • Indice de réfraction d'un milieu: n = cvidevide/cmilieumilieu > 1

Concept clé: La propagation rectiligne de la lumière signifie que dans un milieu homogène, la lumière se déplace en ligne droite, ce qui permet d'expliquer la formation des ombres.

Les lois de Snell-Descartes:

  1. La réflexion: Le rayon incident et le rayon réfléchi sont dans le même plan d'incidence L'angle d'incidence est égal à l'angle de réflexion: i₁ = r
  2. La réfraction: Se produit lorsque la lumière passe d'un milieu à un autre Formule: n₁ × sin i₁ = n₂ × sin i₂ Si n₁ < n₂: le rayon se rapproche de la normale Si n₁ > n₂: le rayon s'éloigne de la normale

Formule importante: L'équation n₁ × sin i₁ = n₂ × sin i₂ est fondamentale en optique géométrique pour calculer la déviation d'un rayon lumineux lors d'un changement de milieu.

propagation rectiligne de Pa Pumière ५० 2° source 'milieu = P.H indice de réfraction dans un C vide air C milieu rayon Pumineux V >.-__ \ >

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Spectres lumineux et lentilles

La lumière blanche est polychromatique, c'est-à-dire constituée d'une infinité de lumières colorées, chacune caractérisée par sa longueur d'onde.

Décomposition de la lumière blanche:

  • Spectre visible: 400 nm violetviolet à 800 nm rougerouge
  • Les petites longueurs d'onde correspondent aux violets et bleus
  • Les grandes longueurs d'onde correspondent aux oranges et rouges

Notion importante: L'indice de réfraction d'un milieu dépend de la longueur d'onde de la lumière, ce qui explique pourquoi une lumière rouge est moins déviée qu'une lumière bleue lors de la réfraction.

Types de spectres:

  • Spectres continus: varient selon la température de la source
  • Spectres de raies: signature spécifique d'une entité chimique obtenueavecdeslampesaˋvapeuratomiquesobtenue avec des lampes à vapeur atomiques

Les lentilles:

  • Constituées de verre avec un indice de réfraction différent de l'air
  • Provoquent une double réfraction des rayons qui les traversent
  • Éléments caractéristiques d'une lentille convergente: Foyer image F′F': point où convergent les rayons parallèles à l'axe Foyer objet FF: point d'où partent des rayons qui ressortent parallèles Centre optique OO: point où les rayons passent sans déviation

Définition: Une lentille convergente est un système optique qui fait converger les rayons lumineux parallèles en un point appelé foyer image, essentiel pour la construction d'images dans de nombreux instruments optiques.

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Lola, utilisatrice iOS

J'adore cette application ❤️ Je l'utilise presque tout le temps pour réviser.

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Physique/Chimie

Lumière, images et couleurs

Vergence, image, grandissement et relation de conjugaison

Lentilles optiques

 

Physique/Chimie

•

471

•

14 oct. 2022

•

3 pages

Introduction à l’optique : Concepts et exercices

J

juju

@juju_hihi

Bienvenue dans l'univers fascinant de l'optique géométrique, un domaine fondamental de la physique qui étudie la propagation de la lumière. Ce cours vous présente les principes essentiels de la propagation rectiligne de la lumière, les lois de Snell-Descartes régissant la... Affiche plus

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Propagation rectiligne de la lumière

La lumière se propage en ligne droite dans un milieu homogène, formant ce qu'on appelle des rayons lumineux.

Caractéristiques fondamentales:

  • Vitesse dans le vide: c = 3,00 × 10⁸ m/s
  • Relation vitesse-distance: c = d/Δt
  • Indice de réfraction d'un milieu: n = cvidevide/cmilieumilieu > 1

Concept clé: La propagation rectiligne de la lumière signifie que dans un milieu homogène, la lumière se déplace en ligne droite, ce qui permet d'expliquer la formation des ombres.

Les lois de Snell-Descartes:

  1. La réflexion: Le rayon incident et le rayon réfléchi sont dans le même plan d'incidence L'angle d'incidence est égal à l'angle de réflexion: i₁ = r
  2. La réfraction: Se produit lorsque la lumière passe d'un milieu à un autre Formule: n₁ × sin i₁ = n₂ × sin i₂ Si n₁ < n₂: le rayon se rapproche de la normale Si n₁ > n₂: le rayon s'éloigne de la normale

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La lumière blanche est polychromatique, c'est-à-dire constituée d'une infinité de lumières colorées, chacune caractérisée par sa longueur d'onde.

Décomposition de la lumière blanche:

  • Spectre visible: 400 nm violetviolet à 800 nm rougerouge
  • Les petites longueurs d'onde correspondent aux violets et bleus
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  • Spectres continus: varient selon la température de la source
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Construction d'image et modèle de l'œil

La construction de l'image d'un objet par une lentille convergente suit des règles précises basées sur le trajet des rayons lumineux.

Principes de construction graphique:

  • Tracer un rayon passant par le centre optique nondeˊvieˊnon dévié
  • Tracer un rayon parallèle à l'axe optique passeparlefoyerimageF′passe par le foyer image F'
  • Tracer un rayon passant par le foyer objet F ressortparalleˋleaˋl′axeressort parallèle à l'axe
  • L'intersection de ces rayons détermine l'image

Application pratique: La construction de l'image d'un objet par une lentille convergente permet de prédire si l'image sera réelle ou virtuelle, droite ou renversée, agrandie ou réduite selon la position de l'objet.

Le modèle de l'œil humain:

  • Structure principale: Iris: contrôle la quantité de lumière Cristallin: joue le rôle de lentille convergente Rétine: surface de projection de l'image
  • Fonctionnement optique: Le cristallin fonctionne comme une lentille convergente L'image se forme sur la rétine, inversée et réduite Le cerveau réinterprète l'image dans le bon sens

Analogie importante: Le cristallin de l'œil agit comme une lentille convergente dont la vergence peut varier accommodationaccommodation, permettant de former des images nettes sur la rétine pour des objets situés à différentes distances.

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L'application est très facile d'utilisation et bien conçue. Jusqu'à présent, j'ai trouvé tout ce que je cherchais et j'ai pu apprendre beaucoup de choses grâce aux présentations ! Je vais certainement utiliser l'application pour un travail en classe ! Et comme source d'inspiration personnelle, elle est bien sûr aussi très utile.

Stefan S

utilisateur iOS

Cette application est vraiment super. Il y a tellement de fiches de révision et d'aide, [...]. Par exemple, la matière qui me pose problème est le français et l'appli a un choix d'aide très large. Grâce à cette application, je me suis améliorée en français. Je la recommanderais à tout le monde.

Samantha Klich

utilisatrice Android

Waouh, je suis vraiment abasourdi. J'ai essayé l'application parce que je l'avais déjà vue plusieurs fois dans la publicité et j'ai été absolument choquée. Cette appli est L'AIDE dont on rêve pour l'école et surtout, elle propose tellement de choses, comme des rédactions et des fiches qui m'ont personnellement TRÈS bien aidé.

Anna

utilisatrice iOS

Meilleur application je voulais m'entraîner pour mes maths puis j'ai tout compris d'un coup c'est mon nouveau prof maintenant 🤣🤣

Thomas R

utilisateur d' Android

super application pour réviser je révise tout les soirs

Esteban M

utilisateur d'Android

Permet de vraiment comprendre les cours sous forme de fiches de révisions déjà faites ! Incroyable, je recommande vraiment

Leny

utilisateur d'Android

L'application est tout simplement géniale ! Il me suffit de taper mon sujet dans la barre de recherche et je le vérifie très rapidement. Je ne dois plus regarder 10 vidéos YouTube pour comprendre quelque chose et j'économise ainsi mon temps. Je te le recommande !

Sudenaz Ocak

utilisateur Android

Cette application m'a vraiment fait m'améliorer ! J'étais vraiment nul en maths à l'école et grâce à l'appli, je suis meilleur en maths ! Je suis tellement reconnaissante que vous ayez créé cette application.

Greenlight Bonnie

utilisateur Android

PARFAIT 🌟 💕🔥 ça facilite Vrmt la révision avec des fiches de révisions fascinants✨🥰

Khady

utilisatrice d'Android

Je conseille vraiment ! je galère à avoir des cours clairs et ça aide énormément !!

Claire

utilisatrice iOS

C’est vraiment mais vraiment la meilleurs appli au début de l’année au collège jetait une élève perturbatrice et j’avais 9 de moyenne générale plus précisément 9,68... Et la un de mes potes me donne cette appli pour réviser c’était incroyable y’a des fiche de révision des quiz bref grâce à cette appli je suis passé de 9,68 à 17,40 trop contente 🤩🤩

Raoul

utilisateur IOS

Knowunity est vraiment une application incroyable elle est pour tous les âges et s’adapte à tous les niveaux.Elle permet de mieux comprendre et apprendre. Cette application est super pour les devoirs et pour les contrôles je la recommande à tous le monde petit ou grands

Ella

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L'application est très facile d'utilisation et bien conçue. Jusqu'à présent, j'ai trouvé tout ce que je cherchais et j'ai pu apprendre beaucoup de choses grâce aux présentations ! Je vais certainement utiliser l'application pour un travail en classe ! Et comme source d'inspiration personnelle, elle est bien sûr aussi très utile.

Stefan S

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Cette application est vraiment super. Il y a tellement de fiches de révision et d'aide, [...]. Par exemple, la matière qui me pose problème est le français et l'appli a un choix d'aide très large. Grâce à cette application, je me suis améliorée en français. Je la recommanderais à tout le monde.

Samantha Klich

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Waouh, je suis vraiment abasourdi. J'ai essayé l'application parce que je l'avais déjà vue plusieurs fois dans la publicité et j'ai été absolument choquée. Cette appli est L'AIDE dont on rêve pour l'école et surtout, elle propose tellement de choses, comme des rédactions et des fiches qui m'ont personnellement TRÈS bien aidé.

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Thomas R

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Esteban M

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Leny

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L'application est tout simplement géniale ! Il me suffit de taper mon sujet dans la barre de recherche et je le vérifie très rapidement. Je ne dois plus regarder 10 vidéos YouTube pour comprendre quelque chose et j'économise ainsi mon temps. Je te le recommande !

Sudenaz Ocak

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Cette application m'a vraiment fait m'améliorer ! J'étais vraiment nul en maths à l'école et grâce à l'appli, je suis meilleur en maths ! Je suis tellement reconnaissante que vous ayez créé cette application.

Greenlight Bonnie

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PARFAIT 🌟 💕🔥 ça facilite Vrmt la révision avec des fiches de révisions fascinants✨🥰

Khady

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Je conseille vraiment ! je galère à avoir des cours clairs et ça aide énormément !!

Claire

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C’est vraiment mais vraiment la meilleurs appli au début de l’année au collège jetait une élève perturbatrice et j’avais 9 de moyenne générale plus précisément 9,68... Et la un de mes potes me donne cette appli pour réviser c’était incroyable y’a des fiche de révision des quiz bref grâce à cette appli je suis passé de 9,68 à 17,40 trop contente 🤩🤩

Raoul

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Knowunity est vraiment une application incroyable elle est pour tous les âges et s’adapte à tous les niveaux.Elle permet de mieux comprendre et apprendre. Cette application est super pour les devoirs et pour les contrôles je la recommande à tous le monde petit ou grands

Ella

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