Fiche de révision : Objets et images en optique

📋 Plan du Cours

1. Objet, image et système optique
2. Objets et images réels ou virtuels
3. Stigmatisme et conditions de Gauss
4. Objet étendu et aplanétisme
5. Cinétique des images
6. Systèmes convergents et divergents
7. Conclusions et positions particulières

📖 1. Objet, image et système optique

🔑 Notions clés & Définitions

• Objet optique : Les rayons incidents définissent l’objet, tandis que les rayons émergents définissent l’image à travers la chaîne objet → système optique → image.
• Points conjugués : L’objet et l’image sont dits conjugués à travers le système optique.

📝 Points essentiels

• S désigne une source ponctuelle primaire, A un objet ponctuel sur l’axe optique, B un objet ponctuel hors de l’axe, A’ l’image de A et B’ l’image de B.

💡 Astuce mémo

Objet → système optique → image

📖 2. Objets et images réels ou virtuels

🔑 Notions clés & Définitions

• Image réelle : Formée lorsque les rayons émergents se croisent réellement en un point et elle peut être recueillie sur un écran.
• Image virtuelle : Obtenue lorsque les rayons émergents ne se croisent pas réellement et semblent provenir d’un point lorsqu’ils sont prolongés en arrière.
• Objet réel : Situé au point où les rayons incidents se croisent réellement.
• Objet virtuel : Obtenu lorsque les rayons incidents semblent provenir de l’objet après prolongation des rayons incidents.

📝 Points essentiels

📌 Toutes les images, réelles ou virtuelles, appartiennent au milieu de sortie du système optique.

📌 Tous les objets, réels ou virtuels, appartiennent au milieu d’entrée du système optique.

💡 Astuce mémo

Réel = croisement physique ; virtuel = prolongation des rayons

📖 3. Stigmatisme et conditions de Gauss

🔑 Notions clés & Définitions

• Stigmatisme rigoureux : Un système est rigoureusement stigmatique si tous les rayons issus d’un point objet A arrivent exactement en un seul point image A’.
• Stigmatisme approché : La concentration des rayons issus d’un point objet dans une petite région autour du point image, sans convergence exacte en un seul point.

★ À maîtriser

📌 Les conditions de Gauss imposent que les rayons soient proches de l’axe optique et peu inclinés par rapport à cet axe afin d’obtenir le meilleur stigmatisme approché possible.

Compléments

• Le miroir plan est rigoureusement stigmatique.

💡 Astuce mémo

Rayons proches de l’axe et peu inclinés → meilleur stigmatisme approché

📖 4. Objet étendu et aplanétisme

🔑 Notions clés & Définitions

• Objet étendu : Constitué d’un ensemble de points objets et généralement placé perpendiculairement à l’axe optique.
• Système aplanétique : Lorsque l’image d’un objet placé perpendiculairement à l’axe optique est également perpendiculaire à cet axe.

📖 5. Cinétique des images

📝 Points essentiels

📌 L’objet et l’image se déplacent toujours dans le même sens.

📖 6. Systèmes convergents et divergents

★ À maîtriser

• Dans un système convergent, un objet réel placé entre F et H donne une image virtuelle.

• Dans un système convergent, un objet réel situé au-delà de F donne une image réelle, tandis que le passage de l’objet par F donne une image à l’infini.

• Dans un système divergent, un objet réel situé entre l’infini et H donne une image virtuelle entre F’ et H’.

Compléments

📌 Dans un système convergent, un objet virtuel situé entre H et l’infini donne une image réelle située entre F’ et H’.

💡 Astuce mémo

Convergent : objet réel au-delà de F → image réelle ; divergent : objet réel → image virtuelle

📖 7. Conclusions et positions particulières

★ À maîtriser

📌 Lorsque l’objet et l’image sont de même nature, réelle-réelle ou virtuelle-virtuelle, l’image est renversée par rapport à l’objet.

📌 Lorsque l’objet et l’image sont de natures opposées, réelle-virtuelle ou virtuelle-réelle, l’image est droite par rapport à l’objet.

• Un objet situé à l’infini forme son image au foyer image F’.

• Un objet placé au foyer objet F forme une image à l’infini.

Compléments

• Un objet placé dans le plan principal objet H forme une image dans le plan principal image H’.

• Pour un dioptre sphérique, un objet placé au centre de courbure C forme une image au centre de courbure C.

• 🔄 Pour résoudre un exercice, il faut: identifier le système convergent ou divergent, identifier la nature réelle ou virtuelle de l’objet, repérer sa position par rapport à F, H ou l’infini, déterminer la nature de l’image, repérer sa position par rapport à F’, H’ ou l’infini, déterminer son orientation

💡 Astuce mémo

Système → nature de l’objet → position → nature et position de l’image → orientation

📊 Tableaux de synthèse

Réel et virtuel