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title: 'Objetos y imágenes en óptica geométrica' |
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#### Cursos de construcción pendientes |
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Importante, mucha confusión posible entre fuente puntual (física real, que difunde la luz) o punto objeto (de los cuales, para un sistema óptico, la luz incidente tiene las mismas características...) |
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**Hay que volver a redactar todo aquí, explicando bien (partes T, F, M y E). La parte F permitirá un resumen sintético suficiente. Pero al menos, en esta parte T, poner las cosas bien. Por supuesto, es posible crear subcapítulos, o proponer otra organización. ** |
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A priori, habrá que decir también: |
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Objetos físicos de salida, fuentes extensas que emiten la luz o difunden la luz incidente en todos dirección. |
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Estas fuentes físicas pueden concebirse como un conjunto de pequeñas superficies elementales dS emitiendo o difundiendo la luz en todas las direcciones: noción de fuente física puntual. |
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Característica de estas fuentes físicas puntuales: todos los rayos(secciones) emitidos o difundidos por una fuente divergente a partir de la fuente puntual. Pues los rayos de luz asociados con una fuente puntual convergen sobre esta fuente (aquí no tenemos en cuenta el sentido(dirección) de propagación: óptica geométrica, los rayos(secciones) trazados son "estáticos". |
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Un sistema óptico modifica la trayectoria de los rayos de luz: es curva (medios a gradiente de indicios) o es una línea quebrantada (cambio de direcciones de los rayos(secciones) sobre las superficies de las lentes / dioptres / espejos) |
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Si los rayos(secciones) nacidos de la misma fuente puntual física convergen de nuevo en un punto después de travesía de un sistema óptico, este nuevo punto de convergencia es la imagen puntual del objeto fuente puntual por el sistema óptico. El sistema óptico entonces es dicho stigmatique. |
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Si los rayos de luz con respecto a la imagen no son interceptados por una pantalla o un captador, continúan en propagación libre y rectilínea. Si encuentran otro sistema óptico en el curso de su propagación, desde el punto de vista del otro sistema óptico, el punto llena de imágenes el precedente apparait como el último punto de convergencia de los rayos de luz nacidos de la fuente física inicial: este último punto de convergencia define el objeto puntual para el segundo sistema óptico. |
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Bien discernir la fuente física puntual inicial que es el " objeto físico puntual " y que difunde de la salida, del objeto puntual que ve un sistema óptico. |
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Un sistema óptico stigmatique acopla las nociones de " objeto puntual " (posición puntual de convergencia de los rayos(secciones) incidentes sobre el sistema) y " imagen puntual " (posición puntual de convergencia de los rayos(secciones) nacidos del objeto puntual, después de travesía del sistema óptico). |
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Esta posición puntual de convergencia "posiblemente "efectiva" de los rayos(secciones) del objeto (" objeto real ": la energía luminosa es realmente concentrada en este punto) o "emparienta" (son solamente las derechas que llevan los rayos de luz que convergen, no los rayos(secciones) físicos que llevan la energía de la luz: hablamos entonces de " objeto virtual "). |
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Ídem para los " puntos imagen ", pueden ser reales (" imagen efectiva ") o virtuales (" imagen virtual "). |
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A priori en este capítulo: |
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Estudios detallados sobre el estigma, el estigma o el estigma de los elementos sencillos siguientes: |
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- dioptro esférico y plano |
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- espejo esférico y plano |
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- ¿del catadióptrico? (interesante en sí mismo) |
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Característica en términos de estigma (pero estudio no detallado) de los dioptres y espejos parabólicos o elípticos. |
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parte M para la reflexión: el concepto de estigma está vinculado al concepto de imagen: |
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- depende de la "apertura" del sistema óptico (si la imagen se hace en un pixel de un sensor) |
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- depende también de la "apertura" del sistema que observa la imagen (tamaño del iris del ojo, o tamaño del telescopio o de la lente que toma la imagen). No está claro, pero la idea es sencilla: un dioptro "agua/aire" plano es estigmático desde el punto de vista del ojo humano. Sea cual sea la posición del ojo, verá una imagen definida. Pero dos ojos humanos posicionados de forma diferente no localizarán la imagen en el mismo punto del espacio. Así que si el ojo humano con un iris mucho más grande, la imagen sería borrosa, y el dioptro plano no)-estigmático. |
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Borrador de texto: |
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Objetos y llenar de imágenes |
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La óptica geométrica es el arte de comprender y controlar(dominar) las imágenes. Las imágenes que veo son la percepción indirecta de objetos. La percepción es indirecta porque los rayos de luz nacidos del objeto no se propagan en línea recta del objeto hasta el ojo en el medio homogéneo que constituye el aire (o el agua, o el vacío(hueco), u otro medio homogéneo), sino porque encuentran sobre su trayectoria de los objetos superficies reflejantes, volúmenes transparentes o modificaciones graduales del indicio de refracción del medio atravesado que modifican la dirección de los rayos de luz. Estas superficies y volúmenes serán llamados sistemas ópticos. Entra el objeto físico inicial que emite su propia luz o difunde la luz ambiente y el ojo pueden encontrarse varios sistemas ópticos. |
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Cuando digo " las imágenes que veo ", esto significa que hay una imagen que hay que ver. ¿ Pero es siempre el caso? A través de un cristal translúcido, no veo ninguno de los objetos presentes al otro lado del cristal. O más exactamente lo que veo parece muy vago, lo que no me impide distinguir cosas. ¿ Entonces, aquel que veo puede ser cualificado de imágenes de objetos vistas a través del cristal translúcido? |
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La óptica geométrica es el arte de comprender y controlar(dominar) las imágenes. Pero antes de controlar(dominar) el sistema óptico que me permitirá realizar la imagen que deseo, debo definir la misma noción de imagen, debo precisar la relación entre el objeto, la imagen y el sistema óptico que creado si existe. Con una primera cuestión simple. El vocabulario es impreciso sobre este sujeto: ¿ la imagen es solamente la percepción mental de un objeto visto a través de un sistema óptico? ¿ Entonces tiene tú ella una existencia física limpia independiente del hecho de que lo observo o no? He aquí cuestiones que debo preparar con mi desafío " objetos e imágenes " (ver partida M de este curso). |
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El objeto físico inicial ocupa un volumen en el espacio, delimitado por una superficie. Esta superficie puede descomponerse en una infinidad de superficies físicas elementales (una superficie elemental es una superficie cuya área tiende(alarga) hacia cero(nada)), cada una que tiene su posición limpia en el espacio, emite su propia luz o difunde la luz que recibe en un haz luminoso |
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En óptica geométrica, llamo haz luminoso un conjunto continuo de rayos de luz que se propagan en líneas derechas y son convergentes en un punto, que delimitan el volumen del espacio alumbrado. |
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Al siendo el haz luminoso un haz de derecha, es definido en un medio homogéneo, es decir un medio caracterizado por un indicio constante de refracción, con el fin de que la luz se propague efectivamente en línea recta. |
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Cette surface physique élémentaire peut : |
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* 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 |
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* 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 |
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* 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> |
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D'une façon générale, toute surface élémentaire physique émet ou diffuse de la lumière par un faisceau lumineux. |
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<!-- 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 |
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####Relation avec les phénomènes optiques |
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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. |
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J'appelle rayon lumineux une trajectoire orientée par une flèche parcourue par la lumière entre le point objet qui émet la lumière et |
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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 objet visible en un <em>ensemble continue de points émetteur</em>. Ainsi chaque point émetteur <em>émet donc de la lumière</em>, c'est à dire q'<em>un ensemble de rayons lumineux partent du point émetteur</em>. |
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* J'appelle point objet émetteur ou source ponctuelle primaire de lumière , un <em>point émetteur qui créé sa propre lumière</em>. Même dans l'obscurité ambiante, un objet émetteur sera vu |
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* J'appelle point objet diffuseur, 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 |
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* J'appelle point objet réflecteur 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>. |
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<!-- Source étendue de surface S, élément de surface dS d'une source étendue, source ponctuelle |
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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--> |
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<!-- 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--> |
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<!--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. |
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toute source ponctuelle est un point objet pour un système optique. Tout point objet n'est pas source ponctuelle.--> |
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<!-- instrument d'optique : former des images ponctuelles dans un plan donné de sources ponctuelles |
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système optique : former des images ponctuelles de points objets ponctuels |
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point objet et point image sont conjugués par le système optique. |
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Point objet réel ou virtuel / point image réel ou virtuel--> |
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<!-- vision à l'oeil nu , image à l'infini--> |
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<!--point source -- système optique -->image ponctuelle.--> |
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<!-- caractéristique d'une image :--> |
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