diff --git a/00.brainstorming-pedagogical-teams/carovacauno/textbook.en.md b/00.brainstorming-pedagogical-teams/carovacauno/textbook.en.md new file mode 100644 index 000000000..ee7ba9770 --- /dev/null +++ b/00.brainstorming-pedagogical-teams/carovacauno/textbook.en.md @@ -0,0 +1,128 @@ +--- +text : tot +published : false +visible : false +---- + + + +### 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 $`\overline{M_T}=+1`$