Flashcards : Lumière et systèmes optiques — 82 cartes

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1Question

Que dit le principe de Fermat sur le trajet de la lumière ?

Réponse

Elle emprunte le trajet qui minimise son temps de parcours.

2Question

Quelle est la vitesse de la lumière dans le vide ?

Réponse

3×108 m s−13 \times 10^8\ \mathrm{m\,s^{-1}}.

3Question

Quelle relation lie la longueur d’onde et la fréquence de la lumière ?

Réponse

c=λνc = \lambda \nu.

4Question

Comment est défini l’indice de réfraction d’un milieu ?

Réponse

Par n(λ)=cv(λ)>1n(\lambda)=\frac{c}{v(\lambda)}>1.

5Question

Quelle différence entre réflexion diffuse et réflexion spéculaire ?

Réponse

La réflexion diffuse vient d'une surface irrégulière sans image discernable, la spéculaire d'une surface lisse avec image.

6Question

À quel plan appartient le rayon réfléchi selon la loi de réflexion ?

Réponse

Le rayon réfléchi appartient au plan d'incidence.

7Question

Quelle relation vérifie l'angle du rayon réfléchi ?

Réponse

Son angle vérifie r1=−i1r_1=-i_1.

8Question

Quelle loi relie les angles et indices de réfraction du rayon réfracté ?

Réponse

La loi de Snell-Descartes n1sin⁡i1=n2sin⁡i2n_1\sin i_1=n_2\sin i_2.

9Question

Que se passe-t-il si n2>n1n_2>n_1 pour le rayon réfracté ?

Réponse

Il se rapproche de la normale avec i2<i1i_2<i_1.

10Question

Que se passe-t-il si n2<n1n_2<n_1 pour le rayon réfracté ?

Réponse

Il s'éloigne de la normale avec i2>i1i_2>i_1.

11Question

Quelle condition définit l'angle limite pour n2<n1n_2<n_1 ?

Réponse

n1sin⁡iλ=n2n_1\sin i_\lambda=n_2.

12Question

Qu'est-ce qu'un système optique centré ?

Réponse

Un système avec des surfaces transparentes ou réfléchissantes ayant un axe de symétrie de révolution.

13Question

Quand un système est-il dit stigmatique ?

Réponse

Quand tous les rayons émergents d’un point objet se coupent en un même point image.

14Question

Comment distingue-t-on un objet réel d’un objet virtuel en optique ?

Réponse

L’objet réel est l’intersection des rayons, l’objet virtuel celle de leurs prolongements.

15Question

Quelle est la formule du grandissement transversal ?

Réponse

γ=A′B′AB\gamma=\frac{A'B'}{AB}

16Question

Qu'imposent les conditions de Gauss aux rayons lumineux ?

Réponse

Qu’ils soient proches de l’axe optique et peu inclinés par rapport à lui.

17Question

Qu'est-ce qu'un miroir plan en optique ?

Réponse

Une surface plane avec un pouvoir de réflexion proche de 1.

18Question

Quelle image donne un miroir plan d'un objet réel ?

Réponse

Une image virtuelle.

19Question

Quelle image donne un miroir plan d'un objet virtuel ?

Réponse

Une image réelle symétrique par rapport au miroir.

20Question

Quelle est la relation de conjugaison pour un miroir plan ?

Réponse

AH=HA′AH=HA' où HH est le projeté orthogonal de AA sur le miroir.

21Question

Quelle est la valeur du grandissement pour un miroir plan ?

Réponse

Le grandissement vaut exactement γ=+1\gamma=+1.

22Question

Quelle relation de conjugaison vérifie un dioptre plan selon Gauss ?

Réponse

HA′HA=n2n1\frac{HA'}{HA}=\frac{n_2}{n_1}.

23Question

Qu'est-ce qu'une lentille mince en optique géométrique ?

Réponse

Une lentille mince est formée de deux dioptres sphériques avec une épaisseur faible devant les rayons de courbure.

24Question

Comment une lentille convergente à bords minces transforme-t-elle un faisceau parallèle ?

Réponse

Elle le transforme en faisceau convergent vers un foyer image réel.

25Question

Comment une lentille divergente à bords épais transforme-t-elle un faisceau parallèle ?

Réponse

Elle le transforme en faisceau divergent dont les prolongements passent par un foyer image virtuel.

26Question

Quelle est la valeur de la distance focale image f′f' pour une lentille convergente ?

Réponse

La distance focale image f′f' est positive.

27Question

Quelle est la valeur de la distance focale image f′f' pour une lentille divergente ?

Réponse

La distance focale image f′f' est négative.

28Question

Que fait un rayon lumineux passant par le centre optique O d'une lentille mince dans les conditions de Gauss ?

Réponse

Il n'est pas dévié.

29Question

Quels rayons trace-t-on pour construire l’image par une lentille mince ?

Réponse

On trace le rayon passant par O sans déviation, le rayon parallèle à l’axe passant par F’, et le rayon passant par F ressortant parallèle à l’axe.

30Question

Quelle image forme une lentille convergente d’un objet réel au-delà de 2f’ ?

Réponse

Une image réelle, renversée et réduite.

31Question

Quelle image forme une lentille convergente d’un objet réel entre f’ et 2f’ ?

Réponse

Une image réelle, renversée et agrandie.

32Question

Quelle image forme une lentille convergente d’un objet réel à une distance inférieure à f’ ?

Réponse

Une image virtuelle, droite et agrandie.

33Question

Quelle image forme une lentille divergente d’un objet réel quelle que soit sa position ?

Réponse

Une image virtuelle, droite et réduite.

34Question

Quelle est la formule de Descartes liant les distances objet et image à la distance focale ?

Réponse

1OA′−1OA=1f′\frac{1}{OA'}-\frac{1}{OA}=\frac{1}{f'}

35Question

Comment s’exprime le grandissement γ\gamma pour une lentille mince ?

Réponse

γ=OA′OA\gamma=\frac{OA'}{OA}

36Question

Quelle formule donne la vergence d'une lentille en fonction de sa focale?

Réponse

V=1f′V=\frac{1}{f'}

37Question

Comment s'additionnent les vergences de deux lentilles minces accolées?

Réponse

V3=V1+V2V_3=V_1+V_2

38Question

Quelle formule relie la focale d'une lentille à l'indice du verre et aux rayons de courbure?

Réponse

1f′=(n−1)(1R1−1R2)\frac{1}{f'}=(n-1)\left(\frac{1}{R_1}-\frac{1}{R_2}\right)

39Question

Quelle est la formule de Gullstrand pour deux lentilles minces séparées par une distance e?

Réponse

1f′=1f1′+1f2′−ef1′f2′\frac{1}{f'}=\frac{1}{f'_1}+\frac{1}{f'_2}-\frac{e}{f'_1f'_2}

40Question

Quels éléments composent le système de formation des images de l'œil humain ?

Réponse

La cornée et le cristallin.

41Question

Quelle est la vergence basale d'un œil emmétrope à l'infini ?

Réponse

Environ 18 dioptries.

42Question

Quelle vergence peut atteindre un œil emmétrope pour une vision à 25 cm ?

Réponse

Environ 33 dioptries.

43Question

Quelle fonction ont les cônes concentrés dans la macula ou la fovéa ?

Réponse

Permettre la vision colorée diurne.

44Question

Quelle fonction ont les bâtonnets surtout périphériques ?

Réponse

Permettre la vision nocturne sans perception des couleurs.

45Question

Qu'est-ce que la myopie en termes de longueur de l'œil et punctum remotum ?

Réponse

La myopie correspond à un œil trop long dont le punctum remotum n’est plus à l’infini.

46Question

Qu'est-ce que l'hypermétropie en termes de longueur de l'œil et punctum proximum ?

Réponse

L’hypermétropie correspond à un œil trop court dont le punctum proximum est éloigné.

47Question

Quelle lentille corrige la myopie ?

Réponse

La myopie se corrige avec une lentille divergente.

48Question

Quelle lentille corrige l'hypermétropie ?

Réponse

L’hypermétropie se corrige avec une lentille convergente.

49Question

Où se situent le punctum proximum et le punctum remotum chez un œil emmétrope jeune ?

Réponse

Le punctum proximum est à environ 25 cm et le punctum remotum à l’infini.

50Question

Qu'est-ce que le champ imagé ?

Réponse

Le champ imagé est la zone de l’espace objet conjuguée à une zone image choisie.

51Question

Quand définit-on le champ imagé ?

Réponse

Lorsque le plan objet et le plan image sont définis.

52Question

Qu'est-ce que la myopie en ophtalmologie ?

Réponse

Un défaut de stigmatisme d’un œil trop long.

53Question

Quelle image un œil myope ne peut-il pas former nettement ?

Réponse

Les objets lointains.

54Question

Où se situe le punctum remotum d’un œil myope ?

Réponse

Il n’est plus à l’infini.

55Question

Qu'est-ce que l'hypermétropie en ophtalmologie ?

Réponse

Un défaut de stigmatisme d’un œil trop court.

56Question

Quelle vision est impossible pour un œil hypermétrope ?

Réponse

La vision de près.

57Question

Où se situe le punctum proximum d’un œil hypermétrope ?

Réponse

Il est éloigné de l’œil.

58Question

Quelle formule relie le champ objet y au champ image y' et à la distance p ?

Réponse

y=y′(1+pf′)y=y'\left(1+\frac{p}{f'}\right)

59Question

Quelle formule donne le demi-champ angulaire θ quand le capteur est au foyer image ?

Réponse

θ=arctan⁡(y′2f′)\theta=\arctan\left(\frac{y'}{2f'}\right)

60Question

Comment s'exprime le grossissement G en fonction des angles apparents ?

Réponse

G=α′αG=\frac{\alpha'}{\alpha}

61Question

Qu'est-ce que la mise au point modifie pour obtenir une image nette ?

Réponse

La distance lentille-capteur p'.

62Question

Quelle relation associe les plans objet et image conjugués lors de la mise au point ?

Réponse

La relation de conjugaison.

63Question

Pourquoi un objet hors du plan de mise au point forme-t-il un disque flou ?

Réponse

Son image se forme en avant ou en arrière du capteur.

64Question

Qu'est-ce que la profondeur de champ ?

Réponse

La plage de distances où le flou est indiscernable par un capteur.

65Question

Pourquoi le flou reste-t-il indiscernable dans la profondeur de champ ?

Réponse

Le diamètre du disque flou est inférieur à la taille du pixel.

66Question

Quelle formule approximative exprime la profondeur de champ ?

Réponse

PdC≃2p2aN2f′2\mathrm{PdC}\simeq\frac{2p^2aN^2}{f'^2}

67Question

Que représente f' dans la formule de la profondeur de champ ?

Réponse

La focale de la lentille.

68Question

Que désignent a, p et N dans la formule de la profondeur de champ ?

Réponse

a est la taille du pixel, p la distance lentille-objet, N le nombre d'ouverture.

69Question

Quelles sont les théories successives de la lumière en optique ?

Réponse

Géométrique, ondulatoire, électromagnétique, relativiste et quantique.

70Question

Que prévoit la loi de Cauchy dans le visible pour n(λ)n(\lambda) ?

Réponse

n(λ)=a+bλ2n(\lambda)=a+\frac{b}{\lambda^2} avec aa et bb positifs.

71Question

Où se situe le foyer principal objet d'une lentille convergente ?

Réponse

Il est réel et en amont de la lentille convergente.

72Question

Où se situe le foyer principal objet d'une lentille divergente ?

Réponse

Il est virtuel et en aval de la lentille divergente.

73Question

Qu'est-ce que l'aberration chromatique en optique?

Réponse

C'est le défaut d'images formées à des distances différentes selon la longueur d'onde.

74Question

Quelles sont les vergences approximatives des quatre dioptres d'un œil emmétrope moyen ?

Réponse

52 m⁻¹, -0,1 m⁻¹, 10,1 m⁻¹ et 16,8 m⁻¹.

75Question

Quels sont les maxima de sensibilité des opsines des trois types de cônes ?

Réponse

Environ 550 nm pour le rouge, 530 nm pour le vert, 430 nm pour le bleu.

76Question

Quel est le maximum de sensibilité des bâtonnets et combien de temps dure leur adaptation ?

Réponse

Vers 510 nm avec plusieurs minutes à dizaines de minutes d'adaptation.

77Question

Qu'est-ce que le daltonisme ?

Réponse

Le daltonisme résulte de variations génétiques modifiant les opsines photosensibles et la vision des couleurs.

78Question

À quelle distance se trouve le punctum proximum d’un œil emmétrope jeune ?

Réponse

À environ 25 cm.

79Question

Où se situe le punctum remotum d’un œil emmétrope jeune ?

Réponse

À l’infini.

80Question

Que donne la dimension objet correspondant à un pixel yP' sans aberrations ni diffraction ?

Réponse

La résolution dans le plan objet.

81Question

Quelle est la plage habituelle du grossissement gravé sur les objectifs de microscope ?

Réponse

Entre 5 et 100.

82Question

Quelle distance définit l'angle de référence d'un objet proche au punctum proximum ?

Réponse

25 cm pour un adulte.

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Teste tes connaissances avec un QCM de 54 questions sur Lumière et systèmes optiques.

1. Que minimise le principe de Fermat pour le trajet suivi par la lumière ?

2. Quelle est la vitesse de propagation de la lumière dans le vide ?

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