Optique matricielle - Cours

Cet ouvrage de base s'adresse aux étudiants de 1er cycle des Universités ou des Classes Préparatoires et a pour but de faire retrouver à l'Optique la place qu'elle a perdu dans les programmes de Physique 1er cycle. Lors de la rédaction de cet ouvrage, les auteurs ont essayé de prendre en compte la préoccupation des étudiants : comprendre et savoir appliquer. C'est ainsi qu'un enchaînement logique a été utilisé et certaines démonstrations détaillées. Le choix des exercices, axé sur l'utilisation de l'optique matricielle a tenté de couvrir les différents types d'application possibles et constamment la marche des rayons lumineux, aspect essentiel de l'optique géométrique, a été indiquée. SOMMAIRE INTRODUCTION. I – Optique géométrique et optique physique. Les trois lois de l'optique géométrique – Optique corpusculaire et optique ondulatoire – La lumière onde électromagnétique – Aspect onde-corpuscule. II – Principes généraux de l'optique géométrique. Principe de Huyghens – Construction de Huyghens – Théorème de Malus – Applications – Principe de Fermat – Propagation dans un milieu réfringent – Lois de Descartes. III – Faisceaux lumineux. Image d'un point – Espace objet – Espace image – Stigmatisme – Aplanétisme – Stigmatisme approché : approximation de Gauss. IV – Le dioptre sphérique – Traitement classique. Invariant fondamental – Stigmatisme rigoureux – Stigmatisme approché – Foyers. Plans focaux – Constructions géométriques – Conjugaison avec origine aux foyers – Cas particuliers – Exercices et problèmes. V – Quelques rappels sur les matrices. Définitions – Opérations sur les matrices – Matrice identique – Matrice inverse – Déterminant d'une matrice inverse – Transformations linéaires – Diagonalisation d'une matrice. VI – Principes généraux de l'optique matricielle. Matrice de changement de direction du dioptre plan – Matrice d'intervalle – Matrice de changement de direction et matrice de transfert – Signification des éléments d'une matrice de transfert – Origine aux foyers – Matrice de changement de direction d'un système centre – Formulation générale des systèmes centres à foyers – Systèmes afocaux. VII – Systèmes optiques élémentaires. Le dioptre sphérique – Le dioptre plan – Le miroir plan – Le miroir sphérique – Les lentilles – Lentilles accolées – Réflecteurs – Focalisation d'un faisceau par association de lentilles – Exercices et problèmes. VIII – Systèmes centres. Élements cardinaux d'un système centre à foyers – Systèmes centres accolés – Exercices et problèmes. IX – Autres applications de l'optique matricielle. Fonction eikonale – Interférences – Diffraction – Faisceaux lumineux dans un milieu d'indice variable. X - Éléments de photométrie. Introduction – Étendue géométrique d'un faisceau – Flux énergétique d'un rayonnement – La loi de Lambert – Relation de Kirchoff – Facteur de transmission. XI – Propriétés générales des instruments d'optique. Aberrations – Qualités des instruments d'optique. XII – Instruments d'optique. L'œil humain – La loupe – Le microscope – L'objectif photographique – Lunettes et télescopes – Les verres en optique – Exercices et problèmes. XIII – Polarisation. Introduction – Polarisation de la lumière – Matrices de Jones – Matrices de Stokes. Bibliographie. Index