diff --git a/01.curriculum/01.physics-chemistry-biology/02.Niv2/04.optics/04.use-of-basic-optical-elements/02.mirror/02.new-course-overview/cheatsheet.fr.md b/01.curriculum/01.physics-chemistry-biology/02.Niv2/04.optics/04.use-of-basic-optical-elements/02.mirror/02.new-course-overview/cheatsheet.fr.md deleted file mode 100644 index 615ae8afc..000000000 --- a/01.curriculum/01.physics-chemistry-biology/02.Niv2/04.optics/04.use-of-basic-optical-elements/02.mirror/02.new-course-overview/cheatsheet.fr.md +++ /dev/null @@ -1,189 +0,0 @@ ---- -title: 'nouveau cours : synthèse' -published: true -visible: true ---- - -### Le miroir - -#### Qu'est-ce qu'un miroir ? - -##### Objectif - -* premier : **réfléchir** la lumière, **focaliser ou disperser la lumière**. -* ultime : **réaliser des images**, seul ou comme composant en série dans un système optique. - -##### Principe physique - -* utilise le **phénomène de réflexion**, décrit par la loi de la réflexion. - -##### Constitution - -* **surface** plane ou courbe (sphérique pour les plus simples à réaliser, -parabolique ou elliptique) **polie** finement de façon qu'en chaque point de sa surface, -son état de surface ne dévie de sa forme théorique que d'une distance inférieure à -$`\lambda/10`$ ($`\lambda`$ étant la longueur d'onde dans le vide de la lumière devant -être réfléchie). Pour accroître fortement sa réflectivité (pourcentage d'intensité lumineuse -réflechie par rapport à l'intensité lumineuse totale incidente), la surface est -**le plus souvent métallisée**. - - -##### Intérêt en optique - -* **L'un des plus importants composants optiques simples**, utilisé *seul ou -combiné en série* avec d'autres composants optiques dans des d'instruments optiques : -certains objectifs d'appareils photographiques, télescopes. - - -#### Pourquoi étudier les miroirs plans et sphériques ? - -* Les **miroirs plans et sphériques** sont *techniquement les plus simples à réaliser*, -aussi sont-ils les *plus communs et moins chers*. -* En optique paraxial, les propriétés optiques d'un **miroir plan** sont celles -d'un *miroir sphérique dont le rayon de courbure tend vers l'infini*. - - -##### Miroir plan, miroirs sphériques concaves et convexes - -![](plane-concave-convex-mirrors.png)
-Fig. 1. Miroir a) plan b) concave c) convexe - - -#### Les miroirs plans et sphériques sont-ils stigmatiques ? - -##### Stigmatisme rigoureux dun miroir plan - -* Un miroir plan est **rigoureusement stigmatique*. -* Objet et image sont symétriques de chaque côté de la surface du miroir plan
-$`\Longrightarrow`$ Un objet réel donne une image virtuelle.
-       Un objet virtuel donne une image réelle. - -##### Non stigmatisme du miroir sphérique - -* En chaque point d'un miroir sphérique, la loi de la réflexion s'applique. -* Un miroir sphérique est non stigmatique : tous les rayons (ou leurs prolongements) -issus d'un point objet, après réflexion ne convergent généralement pas vers un point image -(voir Fig. 2.) -* Un miroir sphérique à angle d'ouverture limité (angle $`\alpha`$ (rad) diminué sur les Fig. 3. et 4.) et utilisé de telle façon que les angles d'incidence restent petits -en tout point de sa surface (voir Fig. 4.) réalise les conditions de stigmatisme approché. - -![](spherical-mirror-rays-stigmatism-1000-1.jpg)
-Fig. 2. Non stigmatisme du miroir sphérique - -![](spherical-mirror-rays-stigmatism-1000-2.jpg)
-Fig. 3. Mais quand nous diminuons l'angles d'ouverture du miroir (valeur de $`\alpha`$ en rad) - -![](spherical-mirror-rays-stigmatism-1000-3.jpg)
-Fig. 4 . et limitons l'utilisation du miroir de telle façon que les angles d'incidence restent -petits, alors un point image peut-être presque déterminé : le miroir devient quasi-stigmatique. - - -##### Conditions de Gauss / approximation paraxiale et stigmatisme approché - -* Quand un miroir sphérique est utilisé dans les conditions suivantes, dites **conditions de Gauss** :
-\- Les *angles d'incidence restent petits*
-(les rayons incidents sont faiblement inclinés par rapport à l'axe optique, et interceptent la surface -sphérique du miroir au voisinage de l'axe optique),
-alors le miroir sphérique peut être considéré comme *quasi- stigmatique*, et ainsi -*peut être utilisé pour construire des images optiques*. - -* Mathematiquement, quand un angle $`i`$ est petit ($`i < or \approx 10 ^\circ`$), -les approximations suivantes peuvent être faites :
-$`sin(i) \approx tg(i) \approx \i`$ (rad), et $`cos(i) \approx 1`$. - -* L'optique géométrique limitée aux conditions de Gauss s'appelle l'**optique gaussienne** ou **optique paraxiale**. - -#### Le miroir sphérique mince (optique paraxiale) - -* Nous appelons **miroir sphérique mince** un *miroir sphérique utilisé dans les conditions de Gauss*. - - -##### Etude analytique (en optique paraxiale) - -* **Relation de conjugaison du miroir sphérique mince** :

-$`\dfrac{1}{\overline{SA_{ima}}}+\dfrac{1}{\overline{SA_{obj}}}=\dfrac{2}{\overline{SC}}`$  (equ.1) - -* **Expression du grandissement transversal** :

-$`\overline{\gamma_t}=-\dfrac{\overline{SA_{ima}}}{\overline{SA_{obj}}}`$  (equ.2) - -Tu connais $`\overline{SA_{obj}}`$, tu calcules $`\overline{SA_{ima}}`$ en utilisant (equ. 1) -puis $`\overline{\gamma_t}`$ avec (equ.2), et déduis $`\overline{A_{ima}B_{ima}}`$. - -! *UTILE 1* :
-! La relation de conjugaison et l'expression du grandissement transversal pour un miroir plan -! s'obtiennent en réécrivant ces deux équations pour un miroir sphérique dans la limite -! $`|\overline{SC}|\longrightarrow\infty`$.
-! Tu obtiens alors : $`\overline{SA_{ima}}= - \overline{SA_{obj}}`$ et -! $`\overline{\gamma_t}=+1`$. - -! *UTILE 2* :
-! *Tu peux retrouver les équations* de conjugaison et du grandissement transverse *pour un miroir sphérique ou plan - et pour un dioptre plan, directement à partir de celles du dioptre sphérique*, en considérant les analogies suivantes :
-! - pour passer du dioptre au miroir : $`n_{eme}=-n_{inc}`$
-! (pour mémoriser : milieu d'incidence = milieu d'émergence, donc même vitesse de propagation apparente de la lumière, mais le -sens de propagation est inversé après la réflexion sur le miroir)
-! - pour passer du sphérique au plan : $`|\overline{SC}|\longrightarrow\infty`$
-! Tu retrouves bien pour un miroir plan : $`\overline{SA_{ima}}= - \overline{SA_{obj}}`$ and $`\overline{M_T}=+1`$ - - -##### Etude graphique - -*1 - Déterminer les points focaux objet et image* - -Les position des points focaux objet F et image F’ se déduisent facilement de la relation de conjugaison (equ. 1). - -* Distance focale image $`\overline{OF'}`$ : $`\left(|\overline{OA_{obj}}|\rightarrow\infty\Rightarrow A_{ima}=F'\right)`$

-(equ.1) $`\Longrightarrow\dfrac{1}{\overline{SF'}}=\dfrac{2}{\overline{SC}}\Longrightarrow\overline{SF'}=\dfrac{\overline{SC}}{2}`$ - -* Distance focale objet $`\overline{OF}`$ : $`\left(|\overline{OA_{ima}}|\rightarrow\infty\Rightarrow A_{obj}=F\right)`$

-(equ.2) $`\Longrightarrow\dfrac{1}{\overline{SF}}=\dfrac{2}{\overline{SC}}\Longrightarrow\overline{SF}=\dfrac{\overline{SC}}{2}`$ - -*2 - Représentation du miroir sphérique mince* - -* **Axe optique = axe de symétrie de révolution** du miroir, **orienté** positivement dans le sens de la lumière incidente. - -* Représentation du miroir sphérique mince :

-\-**sègment de droite**, perpendiculaire à l'axe optique, centré sur l'axe avec une *indication symbolique de la courbure de la surface du miroir* sur ses bords, et une *zone sombre ou hachurée du côté de la face non réfléchissante* du miroir.

-\-**sommet S**, qui indique la position du miroir sur l'axe optique.

-\-**point nodal C = centre de courbure**.

-\-**point focal objet F** et **point focal image F’**. - -##### Exemples de constructions géométriques, avec résultats analytiques pour t'entraîner. - - - -* avec des **objets réels** - -![](Thin-spherical-mirror-InfAC-1000.jpg)
-Fig. 5. Miroir concave avec objet situé entre moins l'infini et C. - -![](Thin-spherical-mirror-CAF-1000.jpg)
-Fig. 6. Miroir concave avec objet situé entre C et F/F’ - -![](Thin-spherical-mirror-FAS-1000.jpg)
-Fig. 7. Miroir concave avec objet situé entre F/F’ et S - -![](Thin-spherical-mirror-InfAS-1000.jpg)
-Fig. 8. Miroir convexe - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -