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---title: 'Objets et images en optique géométrique'---<!--
#### Cours à construire
##### Cours important, beaucoup de confusion possible entre source ponctuelle (physique er réelle, qui diffuse la lumière) ou point objet (dont, pour un système optique, la lumière incidente à les mêmes caractéristiques...)
**Il faut tout réécrire ici, en expliquant bien (parties T, F, M et E). La partie F permettra un résumé synthétique suffisant. Mais au moins, dans cette partie T, bien poser les choses. Bien sûr, possible de créer des sous-chapitres, ou proposer une autre oorganisation.**
A priori, il faudra dire aussi :
Objets physiques de départ, sources étendues émettant de la lumière ou diffusant la lumière incidente dans toutes les direction.Ces sources physiques peuvent se concevoir comme un ensemble de petites surfaces élémentaires dS émettant ou diffusant la lumière dans toutes les directions : notion de source physique ponctuelle.
Carcatéristique de ces sources physiques ponctuelles : tous les rayons émis ou diffusés par une source divergent à partir de la source ponctuelle. Donc les rayons lumineux associés à une source ponctuelle convergent sur cette source (ici on ne tient pas compte du sens de propagation : on optique géométrique, les rayons tracés sont "statiques".
Un système optique modifie la trajectoire des rayons lumineux : elle est courbe (milieux à gradient d'indices) ou c'est une ligne brisée (changement de directions des rayons sur les surfaces des lentilles / dioptres / miroirs)
Si les rayons issus d'une même source ponctuelle physique convergent à nouveau en un point après traversée d'un système optique, ce nouveau point de convergence est l'image ponctuelle de l'object source ponctuel par le système optique. le système optique est alors dit stigmatique.
Si les rayons lumineux à l'endroit de l'image ne sont pas interceptés par un écran ou un capteur, ils continuent en libre propagation rectiligne. Si ils rencontrent un autre système optique au cours de leur propagation, du point de vue de l'autre système optique, le point image précédent apparait comme le dernier point de convergence des rayons lumineux issus de la source physique initiale : ce dernier point de convergence définit l'object ponctuel pour le deuxième système optique.
Bien discerner la source physique ponctuelle initiale qui est l'"object physique ponctuel" et diffusant du départ, de l'objet ponctuel que voit un système optique.
Un système optique stigmatique couple les notions d' "objet ponctuel" (position ponctuelle de convergence des rayons incidents sur le système) et d' "image ponctuelle" (position ponctuelle de convergence des rayons issus de l'objet ponctuelle, après traversée du système optique).
Cette position ponctuelle de convergence des rayons de l'objet peut-être "réelle" ("objet réel" : de l'énergie lumineuse est réellement concentrée en ce point) ou "apparente" (ce sont seulement les droites qui portent les rayons lumineux qui convergent, pas les rayons physiques qui portent l'énergie de la lumière : on parle alors d' "objet virtuel").
Idem pour les "points image", ils peuvent être réels ("image réelle") ou virtuels ("image virtuelle").
A priori dans ce chapitre : Etude détaillée du stigmatisme, du stigmatisme approché ou du non stigmatique des élements simples suivants :- dioptre sphérique et plan- miroir sphérique et plan- du catadioptre ? (intéressant en soi)Caractéristique en terme de stigmatisme (mais étude non détaillée) des dioptres et miroirs paraboliques ou elliptiques.
partie M pour la réflexion : la notion de stigmatisme est liée à la notion d'image : - dépend de l' "ouverture" du système optique (si l'image se fait sur un pixel d'un capteur)- dépend aussi de l' "ouverture" du système observant l'image (taille de l'iris de l'oeil, ou taille du télescope ou de la lentille qui reprends l'image). Pas clair là, mais l'idée est simple : un dioptre "eau/air" plan est stigmatique du point de vue de l'oeil humain. Quelque soit la position de l'oeil, il verra une image bien définie. Mais deux yeux humain positionnés différemment ne localiseront pas l'image au même point de l'espace. Donc si l'oeil humain avec un iris de taille beaucoup plus grande, l'image serait floue, et le dioptre plan non)-stigmatique.
Brouillon de texte :
####Objets et images</h3>
<p class="exemple">L'optique géométrique est l'art de comprendre et maîtriser les images. Les images que je vois sont la perception indirecte d'objets. La perception est indirecte parce que les rayons lumineux issus de l'objet ne se propagent pas en ligne droite de l'objet jusqu'à l'oeil dans le milieu homogène que constitue l'air (ou l'eau, ou le vide, ou tout autre milieu homogène), mais qu'ils rencontrent sur leur trajectoire des objets surfaces réfléchissantes, des volumes transparents ou des modifications graduelles de l'indice de réfraction du milieu traversé qui modifient la direction des rayons lumineux. Ces surfaces et volumes seront appelés systèmes optiques. Entre l'objet physique initial qui émet sa propre lumière ou diffuse la lumière ambiante et l'oeil peuvent se trouver plusieurs systèmes optiques.
<p class="exemple">Quand je dis "les images que je vois", cela signifie qu'il y a une image à voir. Mais est-ce toujours le cas? A travers une vitre translucide, je ne vois aucun des objets présents de l'autre côté de la vitre. Ou plus exactement ce que je vois semble très flou, ce qui ne m'empêche pas de distinguer des choses. Alors, ce que je vois peut-il être qualifié d'images d'objets vues à travers la vitre translucide?
<p class="exemple">L'optique géométrique est l'art de comprendre et maîtriser les images. Mais avant de maîtriser le système optique qui me permettra de réaliser l'image que je souhaite, je dois définir la notion même d'image, je dois préciser la relation entre l'objet, l'image et le système optique qui la créé si elle existe. Avec une première question simple. Le vocabulaire est imprécis sur ce sujet : l'image est-elle seulement la perception mentale d'un objet vu à travers un système optique ? Ou bien a t'elle une existence physique propre indépendante du fait que je l'observe ou non ? Voici des questions que je dois préparer avec mon défi "objets et images" (voir partie M de ce cours).L'<strong>objet physique initial</strong> occupe un <ins>volume dans l'espace, délimité par une surface</ins>. Cette surface peut se décomposer en une <ins>infinité de </ins><strong>surfaces physiques élémentaires</strong> (une surface élémentaire est une <ins>surface dont l'aire tend vers zéro</ins>), chacune <ins>ayant sa position propre dans l'espace, émettant sa propre lumière ou diffusant la lumière qu'elle reçoit dans un faisceau lumineux</ins>
En optique géométrique, j'appelle <strong>faisceau lumineux</strong> un <ins>ensemble continu de rayons lumineux se propageant en lignes droites et convergents en un point, qui délimitent le volume de l'espace éclairé</ins>.<ul class="exemple">Le faisceau lumineux étant un faisceau de droite, il est défini dans un milieu homogène, c'est à dire un milieu caractérisé par un indice de réfraction constant, afin que la lumière se propage effectivement en ligne droite.</ul>
Cette surface physique élémentaire peut :<ul class="mainlist"><li>appartenir à la surface d'un objet quelconque, dont l'état de surface présente des irrégularités de tailles de l'ordre ou supérieures à la longueur d'onde de la lumière qui l'éclaire. Cette surface physique élémentaire diffuse alors la lumière reçu dans tout le demi-espace situé devant elle/</li><li>appartenir à la minuscule surface émettrice d'une diode laser. Le faisceau de sortie, conique, est alors extrêmement étroit, très peu divergent et je parle alors de pinceau lumineux.</li><li>être assimilé au minuscule miroir de sortie d'un laser à gaz, auquel cas le pinceau lumineux émis est si peu divergent qu'il peut être représenté un rayon lumineux unique.</li></ul>D'une façon générale, toute surface élémentaire physique émet ou diffuse de la lumière par un faisceau lumineux.
<!-- c'est facile à comprendre, mais un peu faux : un élément de surface émet de la lumière dans un angle solide de 2pi stéradians devant lui. Mais cela sera faux quand on va généraliser à un point objet comme simple point de convergence d'un faisceau lumineux, sans que ce faisceau couvre un angle solide de 2pi stéradians. . je pense qu'il faut réécrire ce paragraphe en introduisant la notion de faisceau.-->
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. , qui émet sa propre lumière ou diffuse la lumière qu'il reçoit dans toutes les direction. Cet objet physique étant étendue, je considère chaque petite surface élémentaire de cet objet, chacune étant localisée à une position précise dans l'espace. Cette petite surface élémentaire physique émet ou diffuse de la lumière dans toutes les directions
####Relation avec les phénomènes optiques</h3>
Si je vois un objet, c'est que de la lumière parcourt une certaine trajectoire entre cet objet et mon oeil. La lumière porte de l'énergie. Cette énergie lumineuse est convertie en énergie chimique puis en énergie électriques dans les cellules de la rétine de mon oeil. Cette énergie électrique se propage dans le nerf optique puis les neurones de mon cortex cérébral dans lequel un processus cognitif me donne conscience de percevoir de la lumière.
J'appelle <strong> rayon lumineux</strong> une trajectoire orientée par une flèche parcourue par la lumière entre le point objet qui émet la lumière et
L'objet que je vois est en général étendu, et donc dans une direction particulière de l'espace, je vois une infime partie de l'objet. Je peux décomposer cet <strong>objet visible</strong> en un <em>ensemble continue de points émetteur</em>. Ainsi chaque <strong>point émetteur</strong> <em>émet donc de la lumière</em>, c'est à dire q'<em>un ensemble de rayons lumineux partent du point émetteur</em>.<ul class="exemple"><li>J'appelle <strong>point objet émetteur</strong> ou <strong>source ponctuelle primaire de lumière</strong> , un <em>point émetteur qui créé sa propre lumière</em>. Même dans l'obscurité ambiante, un objet émetteur sera vu.</li><li>J'appelle <strong>point objet diffuseur</strong>, un <em>point objet qui diffuse dans toutes les directions de l'espace, la lumière qu'il reçoit d'une source éclairante </em>(soleil, lampe,...).</li><li>J'appelle <strong>point objet réflecteur</strong> un point objet qui, <em>pour chaque rayon lumineux incident qu'il reçoit, re-émet ce rayon lumineux dans une direction particulière suivant la loi de la réflection</em>.</li></ul>
<!-- Source étendue de surface S, élément de surface dS d'une source étendue, source ponctuelle
Source qui émet dans toutes les directions, source qui émet un faisceau parallèle ou faiblement divergent (lasers, diodes lasers). Source monochromatique, quasi-monochromatique, polychromatiques (avec raies d'émission discrètes et/ou émission large bande. /M intensité spectrale, les couleurs de l'univers--source ponctuelle toujours réelle-->
<!-- créer une image : faire en sorte que tout point source dans l'espace 3D se projette en une image ponctuelle dans un plan donné , plan de l'image : C'est le rôle d'un système optique réalisé dans un objectif d'imagerie. L'angle de vue définit la projection.. défauts : aplanétisme, stigmatisme, profondeur de champ, aberrations-->
<!--caractéristique d'une source diffusante : point de convergence initial des faisceaux issus de la source si pas de changement de milieu de propagation : ce sera la caractéristiques d'un point objet.
toute source ponctuelle est un point objet pour un système optique. Tout point objet n'est pas source ponctuelle.-->
<!-- instrument d'optique : former des images ponctuelles dans un plan donné de sources ponctuelles
système optique : former des images ponctuelles de points objets ponctuelspoint objet et point image sont conjugués par le système optique.Point objet réel ou virtuel / point image réel ou virtuel-->
<!-- vision à l'oeil nu , image à l'infini-->
<!--point source -- système optique -->image ponctuelle.-->
<!-- caractéristique d'une image :-->
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