Optique géométrique. Rappels de cours et exercices

SOMMAIRE......Page 3
CHAPITRE 1 - NOTION DE RAYONS, LOIS DE DESCARTES, PRINCIPE DE FERMAT ET STIGMATISME......Page 5
3.2. Le principe de Fermat......Page 6
3.3. Lois de Descartes......Page 7
4.2. Stigmatisme......Page 8
Exercice 1 Le filtre chromatique......Page 9
Exercice 2 Caractéristique d\'une onde......Page 10
Exercice 4 Constructions géométriques de Descartes des rayons réfléchi et réfracté......Page 11
Exercice 5 Construction géométrique de Huygens......Page 13
Exercice 6 Lois de Descartes ou sauvetage en mer…......Page 14
Exercice 7 Du principe de Fermat à la loi de Snell-Descartes......Page 15
Exercice 8 Stigmatisme approchée d’un dioptre plan......Page 17
Exercice 9 Principe de Fermat et dioptre sphérique......Page 18
Exercice 10 Points de Weierstrass......Page 20
Exercice 11 Conditions d’Abbe et de Herschell pour le dioptre sphérique......Page 22
Exercice 12 Stigmatisme approché d’un miroir sphérique......Page 24
Exercice 13 Fibre optique à saut d’indice......Page 25
Exercice 14 Fibre optique à indice continûment variable......Page 26
Exercice 15 Équation des rayons lumineux dans un milieu non homogène. Mirage......Page 29
CHAPITRE 2 - DIOPTRES DANS L\'APPROXIMATION DE GAUSS......Page 33
1.2. Dioptre sphérique......Page 34
1.3. Relations du prisme......Page 35
Exercice 1 Translation par une lame à faces parallèles......Page 36
Exercice 2 Distance apparente d’un poisson dans un aquarium......Page 37
Exercice 3 Pêche au poisson......Page 38
Exercice 4 Objet accolé à une lame de verre......Page 39
Exercice 5 Image d’un objet à travers deux liquides......Page 40
Exercice 6 Tige partiellement immergée dans l’eau......Page 42
Exercice 7 À la pêche…......Page 43
Exercice 8 Position du Soleil vu par un poisson......Page 45
Exercice 9 Grandissement d’un dioptre sphérique......Page 46
Exercice 10 Déviation par une goutte d’eau......Page 47
Exercice 11 L’arc-en-ciel......Page 48
Exercice 12 Réfractométrie......Page 51
Exercice 13 Réfractomètres de Pulfrich et d’Abbe......Page 52
Exercice 14 Réfraction dans un prisme......Page 55
Exercice 15 Réflecteur et équerre optique......Page 57
Exercice 16 Comprendre le rôle du prisme......Page 58
Exercice 17 Prisme et goutte d’eau......Page 59
Exercice 18 Propagation d’un rayon lumineux dans un prisme......Page 60
CHAPITRE 3 - SYSTEMES CATADIOPTRIQUES DANS L\'APPROXIMATION DE GAUSS......Page 63
2. MIROIR SPHERIQUE......Page 64
Exercice 2 Image par deux miroirs plans perpendiculaires......Page 65
Exercice 3 Image à travers deux miroirs plans inclinés......Page 66
Exercice 4 Réflexion sur des miroirs, réflecteur idéal......Page 68
Exercice 5 Image d’un objet étendu......Page 69
Exercice 6 Image à travers un miroir concave......Page 70
Exercice 7 Images par un miroir plan et un miroir convexe......Page 71
Exercice 8 Images d’un objet par un miroir plan et un miroir convexe......Page 73
Exercice 9 Détermination du rayon de courbure d’un miroir concave......Page 75
Exercice 10 Systèmes confocaux......Page 76
Exercice 11 Image d’un objet à travers une lame réfléchissante......Page 77
CHAPITRE 4 - LENTILLES EPAISSES ET LENTILLES MINCES......Page 79
2.2. Lentille mince......Page 80
Exercice 1 Étude d’un système centré......Page 82
Exercice 2 Lentille équiconvexe......Page 84
Exercice 3 La loupe de Stanhope......Page 86
Exercice 4 La formule de conjugaison de Newton......Page 87
Exercice 5 Détermination de la distance focale d’une lentille en fonction du grandissement......Page 88
Exercice 6 Relations entre position de l’objet, distance objet/image et grandissement......Page 89
Exercice 7 Obtention d’images avec une lentille mince convergente......Page 91
Exercice 8 Images à travers une lentille mince divergente......Page 93
Exercice 9 Image d’un objet à travers une lentille mince......Page 94
Exercice 10 Image à travers un système dioptre/lentille......Page 95
CHAPITRE 5 - ASSOCIATION DE LENTILLES ET DE MIROIRS......Page 99
Exercice 1Constructions géométriques et associations de lentilles......Page 100
Exercice 2 Association de deux lentilles......Page 102
Exercice 3 Détermination des foyers d’un doublet de lentilles......Page 104
Exercice 4 Foyer image d’un doublet......Page 106
Exercice 5 Étude d’un système afocal à trois lentilles......Page 107
Exercice 6 Puissance d’un système lentille/miroir......Page 109
Exercice 7 La méthode de l’objet éloigné......Page 111
Exercice 8 La méthode de Bessel......Page 112
Exercice 9 Méthode de Silbermann......Page 114
Exercice 10 Méthode d’autocollimation......Page 115
Exercice 11 Une autre approche de l’autocollimation......Page 118
Exercice 12 Miroir et lentille distants de D......Page 120
Exercice 13 Détermination de la vergence d’une lentille divergente......Page 122
Exercice 14 La méthode de Badal......Page 123
CHAPITRE 6 - L\'OEIL, LA LOUPE ET AUTRES INSTRUMENTS A UNE LENTILLE......Page 125
1.2. Défauts de l’oeil......Page 126
2.2. Grandeurs caractéristiques......Page 127
Exercice 1 Correction de myopie et d’hypermétropie......Page 128
Exercice 2 Lunette à double foyer......Page 129
Exercice 3 Amplitude d’accommodation d’un oeil normal......Page 130
Exercice 4 Lentilles de contact ou lunettes ?......Page 131
Exercice 5 Voyez-vous assez bien pour passer votre permis de conduire ?......Page 133
Exercice 6 Oeil moyen et vieillissement de l’oeil......Page 135
Exercice 7 Limite de vision distincte d’un enfant......Page 136
Exercice 8 Une lentille convergente utilisée comme loupe......Page 138
Exercice 9 La loupe......Page 140
Exercice 10 Correction d’hypermétropie avec une loupe......Page 141
Exercice 11 Loupe de philatéliste......Page 143
Exercice 12 Puissance d’une loupe......Page 145
Exercice 13 La loupe associée à l’oeil......Page 146
Exercice 14 Appareil photographique......Page 148
Exercice 15 Éclairement d’une pellicule photographique......Page 149
Exercice 16 Projection de diapositives......Page 151
Exercice 17 Le projecteur de diapositives......Page 152
CHAPITRE 7 - LE MICROSCOPE ET LA LUNETTE......Page 155
2.2. Grandissement......Page 156
2.3. Grossissement......Page 157
Exercice 1 Étude d’un microscope......Page 158
Exercice 2 Puissance et grossissement d’un microscope......Page 161
Exercice 3 Utilisation d’un microscope par un oeil normal......Page 163
Exercice 4 Utilisation d’un microscope par un oeil myope......Page 166
Exercice 5 Détermination expérimentale des caractéristiques d’un microscope......Page 168
Exercice 6 Lunette de Galilée......Page 170
Exercice 7 Grandissement d’une lunette de Galilée......Page 172
Exercice 8 La lunette de Kepler......Page 173
Exercice 9 La grande lunette de l’observatoire de Meudon......Page 174
Exercice 10 Lunette astronomique et lunette terrestre......Page 175
CHAPITRE 8 - AUTRES INSTRUMENTS OPTIQUES......Page 177
Exercice 1 Étude d’un viseur......Page 178
Exercice 2 Téléobjectif......Page 179
Exercice 3 Encombrement d’un téléobjectif......Page 184
Exercice 4 Téléobjectif achromatique......Page 186
Exercice 5 L’objectif d’un appareil photo......Page 189
Exercice 6 Zoom photographique......Page 191
Exercice 7 Étude simplifiée d’un objectif photographique bifocal......Page 194
Exercice 8 Microphotographie......Page 198
Exercice 9 Étude simplifiée d’un objectif de photocopieur......Page 200
Exercice 10 Dispositif optique de mesure de l’amétropie d’un oeil......Page 203