Pascal PUECH, version 2 2004, cours d’optique

Cours d’optique géométrique et ondulatoire

Partie I – Optique géométrique Notion de rayon lumineux Réflexion – Réfraction Formation des images Lentilles minces Miroirs sphériques Partie II - Optique ondulatoire Diffraction Interférence à 2 ondes Cohérence Réseaux plans en optique
Les parties en taille réduite sont à regarder en seconde lecture.

1

Pascal PUECH, version 2 2004, cours d’optique

Notion de rayon lumineux
L’optique est une science dont les fondements ont été établis avant le XX siècle. Depuis le début du siècle, la révolution de la mécanique quantique, et par conséquent de la nature quantique de la lumière a profondément modifié notre façon d’apprécier les phénomènes. Néanmoins, les principes déjà établis n’ont pas été pour autant obsolètes, cette nouvelle vision a simplement permis de préciser les concepts et d’indiquer les limites de validités. L’optique, branche actuelle de l’électromagnétisme, s’est développée difficilement, les applications (lentilles correctrices, …) ont été en avance sur la compréhension de la nature de la lumière.
Les fausses pistes ont été très nombreuses. L’optique géométrique est une discipline très ancienne dont certaines lois fondamentales – comme les lois de la réflexion de la lumière – étaient connues des philosophes et mathématiciens grecques comme Empedocles (490-430 avant J.C.), Euclide (300 avant J.C.) ou de leurs disciples. Or ces lois découlent des propriétés de propagation des ondes électromagnétiques dans la matière. L’optique géométrique n’est pas une branche isolée de la physique, c’est une partie intégrante de l’électromagnétisme basée sur quelques approximations. Plusieurs difficultés ont troublé les esprits au cours des derniers siècles : la nature du photon, qui n’est pas une simple particule, mais le vecteur d’interaction du champ électromagnétique. Ce photon a tantôt un comportement plutôt ondulatoire, tantôt un comportement plutôt