Ces ouvrages couvrent la totalité du programme d'optique des classes préparatoires aux grandes écoles (CPGE), des écoles d’ingénieurs et des facultés des sciences, de médecine et de pharmacie. À la fin de chaque chapitre de cours, des exercices et des problèmes d'examens sont proposés avec des corrigés très détaillés. Ils permettront à l’étudiant de tester ses connaissances et se préparer efficacement aux épreuves écrites d’optique.
L’optique peut être structurée en trois blocs lorsque la cause des phénomènes observés est la lumière :
• Optique géométrique : construite entre le XIe et le XVIIIe siècle. Elle est considérée comme un modèle simplifié permettant d’expliquer, entre autres, la formation des images produites par des systèmes dioptriques, catadioptriques et catoptriques centrés en s’appuyant sur deux principes :
- Le principe de propagation rectiligne : dans un milieu homogène, transparent et isotrope, la lumière se propage en ligne droite.
- Le principe de retour inverse : le trajet suivi par la lumière ne dépend pas du sens de propagation. La validité des lois de l’optique géométrique suppose que la dimension de l’ouverture traversée par la lumière est grande devant la longueur d’onde de la lumière.
• Optique physique ou ondulatoire : développée au XIXe siècle. Après avoir construit sa théorie électromagnétique, Maxwell a considéré la lumière comme une forme d’énergie électromagnétique qui se propage, c’est-à-dire c’est la propagation d’un champ électrique et d’un champ magnétique qui varient dans l’espace et dans le temps. En s’appuyant sur cette nature ondulatoire de la lumière, l’optique physique permet d’expliquer les phénomènes d’interférences obtenus lorsque deux ou plusieurs vibrations lumineuses se superposent et donnent une vibration résultante dont l’amplitude fluctue avec la différence de phase des ondes superposées. Elle permet aussi d’expliquer les phénomènes de diffraction observés lorsque la largeur de l’ouverture traversée par l’onde lumineuse est du même ordre de grandeur que la longueur d’onde de la lumière.
• Optique quantique : élaborée au XXe siècle. Elle s’intéresse à l’ensemble des phénomènes physiques faisant intervenir l’interaction lumière-matière. Pour interpréter l’éjection d’électrons par un métal (du Zinc) soumis à l’action d’un rayonnement électromagnétique(UV), Einstein a associé à l’onde lumineuse un caractère corpusculaire. Chaque corpuscule, baptisé photon, transporte une énergie W = hν (h est la constante de Planck). C’est ainsi que des phénomènes comme l’absorption ou l’émission de
la lumière par la matière ne peuvent être expliqués que dans le cadre quantique. La lumière a donc un double aspect :
• un aspect ondulatoire mis en évidence dans les phénomènes d’interférences, de diffraction et de polarisation de la lumière;
• un aspect corpusculaire mis en évidence dans les phénomènes résultant de l’interaction lumière-matière.
Optique Physique
Cours avec exercices et problèmes corrigés
Hamid NAJIB
Optique Géométrique et Instrumentale
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