Optique géométrique : Instruments d’optique

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Auteur(s)

Michel HENRY : Agrégé de Physique - Maître-assistant à l’Université Pierre-et-Marie-Curie (Paris VI)

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INTRODUCTION

Nous admettons que la lumière est une onde électromagnétique, se propageant dans le vide à la vitesse c, voisine de 300 000 km/s. L’aspect ondulatoire ne se manifeste que dans les phénomènes d’interférences et de diffraction ; nous pouvons, en première approximation, négliger ces phénomènes et limiter notre étude à celle des trajectoires de l’énergie lumineuse : cette approximation est appelée optique géométrique et est historiquement la partie la plus ancienne de l’optique, illustrée par les travaux de Leuvenhoek, de Descartes, de Snell, pour ne citer qu’eux.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-a190

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3. Instruments d’optique

3.1 Grandeurs caractéristiques ou qualités

Un instrument d’optique est un système optique (en général centré) autonome, c’est‐à‐dire pouvant être employé seul. Il importe, comme pour tous les systèmes optiques, que les images formées soient aussi semblables que possible aux objets dont elles dérivent. Par ailleurs, on peut chercher à former des images d’objets de natures très variées, et dans des conditions très différentes. Nous sommes alors conduits à définir, outre les éléments cardinaux, des caractéristiques particulières, que l’on nomme qualités des instruments d’optique.

Il est possible de définir toutes les qualités pour tous les instruments d’optique ; toutefois, un instrument déterminé est en général mieux caractérisé par les unes que par les autres, ce choix dépendant essentiellement de l’objet à étudier : ainsi la puissance caractérise mieux un microscope qu’une lunette.

Les principales caractéristiques d’une image sont sa taille, sa définition et sa luminosité : une bonne image doit être de taille convenable et reproduire fidèlement les fins détails de l’objet ; de plus, son éclairement doit être suffisant pour permettre une observation ou un enregistrement dans de bonnes conditions. À ces caractéristiques correspondent trois groupes de qualités :

le grandissement, le grossissement et la puissance, qui définissent la taille de l’image ;
le pouvoir séparateur, responsable de la finesse des détails observés ;
la clarté, qui définit l’éclairement de l’image.

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3.1.1 Champ d’un instrument d’optique

En raison des inévitables limitations de taille des dioptres qui les constituent, les instruments d’optique ne forment des images que d’objets appartenant à une portion limitée d’espace : le champ de l’instrument.

Compte tenu de la symétrie de révolution de l’instrument autour de son axe optique, le champ est lui-même de révolution autour de cet axe.

Il est commode de donner deux définitions du champ, suivant l’instrument utilisé :

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