1. Rayons, ondes et photons
Il est connu depuis longtemps que la lumière se propage en ligne droite : les rayons lumineux qui percent au travers de nuages ou de feuillages dans une atmosphère poussiéreuse en sont une preuve éclatante, en donnant l’impression d’un éventail de rayons issus du soleil. Les théories particulaires et ondulatoires de la lumière sont restées les seules en compétition pendant de nombreuses années (Newton étant le champion de la première et Huygens celui de la seconde), et il a fallu attendre la théorie quantique, au vingtième siècle, pour les concilier, bien qu’il reste encore quelques difficultés de compréhension.
L’outil essentiel à la conception optique demeure encore la vieille et empirique théorie des rayons lumineux (réflexion, réfraction) mais, pour bien comprendre les phénomènes fondamentaux en formation des images, il est indispensable de faire intervenir les aspects ondulatoires de la lumière (diffraction, interférences), pour prendre en compte les limitations qu’ils imposent aux systèmes optiques.
Si l’on considère une source de lumière quasi ponctuelle, la phase de la perturbation au niveau de cette source est identique dans toutes les directions d’émission, et les surfaces sur lesquelles cette phase est identique,...
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