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MPSI · Physique-chimie · Ondes et signaux · Chapitre 2

Optique géométrique

Fiche de cours12 min de lecturePar Robin RinguetMise à jour : octobre 2026

1Lumière, sources, couleur, et le modèle de l’optique géométrique

Définition. Une source ponctuelle monochromatique est une source de dimension négligeable émettant une onde d’une seule fréquence ν\nu ; sa longueur d’onde dans le vide est λ0=c/ν\lambda_0=c/\nu. Dans un milieu d’indice nn, la fréquence est inchangée et λ=λ0/n\lambda=\lambda_0/n.

Notation. Le spectre d’une source est la répartition de son intensité en fonction de λ0\lambda_0 : spectre de raies (lampe spectrale, laser), continu (corps chauffé, soleil) ou de bandes. Le visible va de 400 nm{400\,\mathrm{nm}} (violet) à 800 nm{800\,\mathrm{nm}} (rouge), par le bleu (≈470 nm\approx{470\,\mathrm{nm}}), le vert (≈530 nm\approx{530\,\mathrm{nm}}), le jaune (≈580 nm\approx{580\,\mathrm{nm}}) et l’orange (≈600 nm\approx{600\,\mathrm{nm}}) ; une lumière blanche contient tout le visible, une couleur non spectrale (magenta) résulte d’un mélange.

Définition. L’indice de réfraction d’un milieu transparent est n=c/vn=c/v, vv étant la vitesse de propagation de la lumière dans ce milieu ; comme v⩽cv\leq c, n⩾1n\geq 1. Le milieu est dispersif si nn dépend de λ0\lambda_0 : pour les verres usuels nn décroît quand λ0\lambda_0 croît, donc le violet est plus dévié que le rouge. Ordres de grandeur : nair=1,000 3≈1,00n_{\text{air}}=1{,}000\,3\approx 1{,}00 ; neau=1,33n_{\text{eau}}=1{,}33 ; nverre≈1,5n_{\text{verre}}\approx 1{,}5 ; ndiamant=2,42n_{\text{diamant}}=2{,}42.

Définition. Le modèle de l’optique géométrique décrit la lumière par des rayons lumineux, courbes orientées le long desquelles se propage l’énergie. Dans un milieu homogène ce sont des droites ; les rayons sont indépendants et le trajet est réversible.

AttentionLes limites du modèle — une capacité exigible

Le modèle suppose que l’on peut isoler un pinceau aussi fin que l’on veut. Or dès que l’ouverture aa d’un diaphragme devient comparable à λ0\lambda_0, la lumière diffracte : le faisceau s’élargit d’un angle θ∼λ0/a\theta\sim\lambda_0/a. Le modèle n’est donc valable que si toutes les dimensions du dispositif sont grandes devant λ0\lambda_0 ; il ignore diffraction, interférences et polarisation, et ne dit rien de la répartition de l’énergie entre rayon réfléchi et rayon réfracté.

2Réflexion et réfraction : les lois de Snell-Descartes

Notation. Les angles sont toujours mesurés et orientés par rapport à la normale au dioptre au point d’incidence. Le plan d’incidence contient le rayon incident et la normale.

Théorème — lois de Snell-Descartes. Les rayons réfléchi et réfracté sont dans le plan d’incidence ; avec i1i_1 l’angle d’incidence, rr celui de réflexion et i2i_2 celui de réfraction,

 r=−i1 et n1sin⁡i1=n2sin⁡i2 .\boxed{\ r=-i_1\ }\qquad\text{et}\qquad\boxed{\ n_1\sin i_1=n_2\sin i_2\ }.

Le rayon réfléchi est le symétrique du rayon incident par rapport à la normale ; le rayon réfracté se rapproche de la normale si n2>n1n_2>n_1, s’en écarte si n2<n1n_2<n_1.

Figure 1 — Réfraction air →\to verre : i1=40∘i_1={40{}^{\circ}} donne i2=25,4∘i_2={25{,}4{}^{\circ}}.

Figure 2 — Réflexion totale au-delà de iℓ=41,8∘i_\ell={41{,}8{}^{\circ}} (verre n1=1,50→n_1=1{,}50\to air n2=1,00n_2=1{,}00).

Théorème — réflexion totale. Démonstration exigible. Supposons n1>n2n_1>n_2 (passage du milieu le plus réfringent vers le moins réfringent). La loi de la réfraction impose sin⁡i2=n1n2sin⁡i1>sin⁡i1\sin i_2=\frac{n_1}{n_2}\sin i_1>\sin i_1 : il n’existe de rayon réfracté que si n1n2sin⁡i1⩽1\frac{n_1}{n_2}\sin i_1\leq 1. Il y a donc réflexion totale — toute l’énergie repart dans le milieu 1 — dès que

 i1⩾iℓavecsin⁡iℓ=n2n1. \boxed{\ i_1\geq i_\ell\quad\text{avec}\quad \sin i_\ell=\frac{n_2}{n_1}.\ }

Si n1<n2n_1<n_2 il n’y a jamais de réflexion totale : i2i_2 existe toujours et i2⩽arcsin⁡(n1/n2)i_2\leq\arcsin(n_1/n_2). Verre-air : iℓ=41,8∘i_\ell={41{,}8{}^{\circ}} ; eau-air : iℓ=48,8∘i_\ell={48{,}8{}^{\circ}}.

3La fibre optique à saut d’indice

Notation. Une fibre à saut d’indice est un cylindre de cœur d’indice n1n_1 entouré d’une gaine d’indice n2<n1n_2<n_1, plongé dans un milieu d’indice n0n_0 (l’air, n0=1n_0=1). Un rayon entré par la face d’entrée plane sous l’angle θ\theta avec l’axe est guidé s’il est en réflexion totale à chaque rencontre avec l’interface cœur-gaine.

Figure 3 — Cône d’acceptance et rayon guidé (angle volontairement exagéré : θ1=20∘\theta_1={20{}^{\circ}} sur la figure, contre θ1≲10∘\theta_1\lesssim{10{}^{\circ}} en pratique).

Théorème — cône d’acceptance. Démonstration exigible. Un rayon incident sous l’angle θ\theta se réfracte sur la face d’entrée : n0sin⁡θ=n1sin⁡θ1n_0\sin\theta=n_1\sin\theta_1. Il rencontre ensuite l’interface cœur-gaine, parallèle à l’axe, sous l’angle d’incidence π2−θ1\frac{\pi}{2}-\theta_1 ; la réflexion totale exige

sin⁡ ⁣(π2−θ1)=cos⁡θ1⩾n2n1  ⟺  sin⁡2θ1⩽1−n2 2n1 2  ⟺  n0sin⁡θ⩽n1 2−n2 2.\sin\!\left(\frac{\pi}{2}-\theta_1\right)=\cos\theta_1\geq\frac{n_2}{n_1} \iff \sin^2\theta_1\leq 1-\frac{n_2^{\,2}}{n_1^{\,2}} \iff n_0\sin\theta\leq\sqrt{n_1^{\,2}-n_2^{\,2}}.

Les rayons guidés sont ceux du cône de demi-angle au sommet θmax⁡\theta_{\max} tel que n0sin⁡θmax⁡=ON=n1 2−n2 2n_0\sin\theta_{\max}=\mathrm{ON}=\sqrt{n_1^{\,2}-n_2^{\,2}} : ON\mathrm{ON} est l’ouverture numérique (0,20{,}2 à 0,30{,}3 pour une fibre usuelle).

Théorème — dispersion intermodale. Démonstration exigible. Tous les rayons guidés vont à la même vitesse c/n1c/n_1, mais sur des longueurs différentes : le trajet le plus court est celui du rayon axial, tmin⁡=n1L/ct_{\min}=n_1L/c ; le plus long celui du rayon limite, de chemin L/cos⁡θ1,max⁡=n1L/n2L/\cos\theta_{1,\max}=n_1L/n_2, d’où

tmax⁡=n1c×n1Ln2⟹ Δτ=tmax⁡−tmin⁡=n1Lc(n1n2−1)=n1 (n1−n2) Ln2 c. t_{\max}=\frac{n_1}{c}\times\frac{n_1 L}{n_2} \qquad\Longrightarrow\qquad \boxed{\ \Delta\tau=t_{\max}-t_{\min}=\frac{n_1L}{c}\left(\frac{n_1}{n_2}-1\right)=\frac{n_1\,(n_1-n_2)\,L}{n_2\,c}.\ }

Une impulsion brève ressort étalée de Δτ\Delta\tau : deux impulsions ne restent distinguables que si elles sont séparées de plus de Δτ\Delta\tau, d’où un débit maximal de l’ordre de 1/Δτ1/\Delta\tau. Pour n1=1,50n_1=1{,}50 et n2=1,48n_2=1{,}48, Δτ/L≈68 ns⋅km−1\Delta\tau/L\approx{68\,\mathrm{ns}{\cdot}\mathrm{km}^{-1}}.

4Stigmatisme, miroir plan, conditions de Gauss

Définition. Un système est stigmatique pour le point objet AA s’il existe A′A' tel que tout rayon issu de AA émerge en passant par A′A' : A′A' est l’image de AA. Elle est réelle si les rayons émergents s’y croisent effectivement (on peut la recueillir sur un écran), virtuelle si ce sont leurs prolongements qui s’y croisent. Un objet est réel si les rayons incidents en proviennent effectivement, virtuel sinon.

Théorème — miroir plan. Le miroir plan est le seul système rigoureusement stigmatique pour tout point : A′A' est le symétrique orthogonal de AA par rapport au plan du miroir. Un objet réel donne une image virtuelle et réciproquement ; l’image est de même taille (γ=+1\gamma=+1), non renversée, mais non superposable à l’objet. Idée de la démonstration : la loi de la réflexion assure que tout rayon issu de AA se réfléchit en un rayon dont le prolongement passe par le symétrique de AA — propriété de symétrie valable quel que soit l’angle d’incidence, donc sans aucune approximation.

Figure 4 — Miroir plan : A′A' est le symétrique de AA ; l’image est virtuelle.

Remarque — aucun autre système ne l’est. Le dioptre plan ne l’est pas — la profondeur apparente d’un point au fond d’une cuve d’eau dépend de l’angle d’observation — ni la lentille. On se contente d’un stigmatisme approché : l’image d’un point est une petite tache, et l’on convient qu’il y a image dès qu’elle est plus petite que le pouvoir de résolution du détecteur (grain de la rétine ≈5 µm\approx{5\,\mathrm{\text{µ}m}}, pixel d’un capteur). C’est donc une propriété du couple {système, détecteur}, non du système seul.

Définition. Un système est utilisé dans les conditions de l’approximation de Gauss lorsque les rayons qui le traversent sont peu inclinés sur l’axe optique et rencontrent les surfaces près de l’axe : ils sont dits paraxiaux. En pratique, on diaphragme le faisceau et on limite le champ objet.

Propriété — conséquences. Un système centré utilisé dans les conditions de Gauss est approximativement stigmatique (à tout point objet correspond un point image) et aplanétique (l’image d’un objet plan perpendiculaire à l’axe est plane et perpendiculaire à l’axe), avec un grandissement transversal γ\gamma indépendant du point du plan objet — d’où la ressemblance de l’image à l’objet. Les angles étant petits, sin⁡α≈tan⁡α≈α\sin\alpha\approx\tan\alpha\approx\alpha, linéarisation qui rend les relations de conjugaison homographiques.

PiègesSur les conditions de Gauss
  • Les conditions de Gauss ne sont pas une propriété du système : c’est une façon de l’utiliser. Ouvrir le diaphragme les fait sortir (aberrations sphériques), incliner l’objet aussi (coma, astigmatisme).
  • Diaphragmer améliore la netteté mais réduit l’éclairement et finit par faire apparaître la diffraction : il existe une ouverture optimale.

5Lentilles minces dans les conditions de Gauss

Définition. Une lentille mince est un milieu transparent limité par deux surfaces sphériques (ou une sphère et un plan) d’épaisseur négligeable devant les rayons de courbure. Son centre optique OO est tel que tout rayon passant par OO n’est pas dévié ; l’axe optique joint les centres des faces, orienté dans le sens de propagation.

Définition. Le foyer principal image F′F' est l’image d’un point objet à l’infini sur l’axe : tout rayon incident parallèle à l’axe émerge par F′F'. Le foyer principal objet FF a son image à l’infini sur l’axe : tout rayon incident passant par FF émerge parallèle à l’axe. La distance focale image est f′=OF′‾f'=\overline{OF'}, avec OF‾=−f′\overline{OF}=-f' ; la vergence est V=1/f′V=1/f', en dioptries (delta=m−1{\mathrm{delta}}={\mathrm{m}^{-1}}). f′>0f'>0 : lentille convergente (bords minces) ; f′<0f'<0 : divergente (bords épais). Les foyers secondaires sont les autres points des plans focaux.

Méthode — les trois rayons. Pour construire l’image B′B' d’un point BB hors de l’axe, on trace deux rayons parmi : celui passant par OO (non dévié), celui arrivant parallèle à l’axe (il émerge par F′F'), celui passant par FF (il émerge parallèle à l’axe) ; A′A' est alors le pied de la perpendiculaire à l’axe issue de B′B' (aplanétisme). Pour un rayon quelconque, on passe par le foyer secondaire image Fs′F'_s, intersection du plan focal image avec le rayon parallèle mené par OO.

Figure 5 — Convergente, f′=2 cmf'={2\,\mathrm{cm}}, OA‾=−6 cm\overline{OA}={-6\,\mathrm{cm}} : image réelle renversée, OA′‾=+3 cm\overline{OA'}={+3\,\mathrm{cm}}, γ=−0,50\gamma=-0{,}50.

Figure 6 — Objet entre FF et OO : image virtuelle, droite, agrandie (γ=+2,5\gamma=+2{,}5) : la loupe.

Figure 7 — Divergente : d’un objet réel, l’image est toujours virtuelle, droite, réduite.

Figure 8 — Rayon quelconque : il émerge par le foyer secondaire image Fs′F'_s, obtenu avec le rayon parallèle passant par OO.

Théorème — conjugaison et grandissement. Pour une lentille mince de centre OO et de distance focale image f′f' utilisée dans les conditions de Gauss, ABAB et A′B′A'B' étant perpendiculaires à l’axe :

Descartes :   1OA′‾−1OA‾=1f′    γ=A′B′‾AB‾=OA′‾OA‾ Newton :   FA‾⋅F′A′‾=−f′ 2    γ=f′FA‾=−F′A′‾f′ \text{\cle{Descartes} :}\ \ \boxed{\ \frac{1}{\overline{OA'}}-\frac{1}{\overline{OA}}=\frac{1}{f'}\ }\ \ \boxed{\ \gamma=\frac{\overline{A'B'}}{\overline{AB}}=\frac{\overline{OA'}}{\overline{OA}}\ } \qquad\text{\cle{Newton} :}\ \ \boxed{\ \overline{FA}\cdot\overline{F'A'}=-f'^{\,2}\ }\ \ \boxed{\ \gamma=\frac{f'}{\overline{FA}}=-\frac{\overline{F'A'}}{f'}\ }

Toutes les distances sont algébriques, mesurées sur l’axe orienté dans le sens de propagation ; γ<0\gamma<0 signifie image renversée. Idée de la démonstration : le rayon BOBO n’étant pas dévié, les triangles ABOABO et A′B′OA'B'O sont semblables, d’où γ=OA′‾/OA‾\gamma=\overline{OA'}/\overline{OA} ; le rayon parallèle à l’axe donne, avec les triangles de sommet F′F', γ=−F′A′‾/f′\gamma=-\overline{F'A'}/f' ; l’élimination de γ\gamma fournit Descartes, et Newton s’en déduit avec FA‾=OA‾+f′\overline{FA}=\overline{OA}+f', F′A′‾=OA′‾−f′\overline{F'A'}=\overline{OA'}-f'.

Théorème — formation d’une image réelle — exigible. Une lentille convergente (f′>0f'>0) donne d’un objet réel une image réelle sur un écran placé à la distance D=AA′‾>0D=\overline{AA'}>0 de l’objet si et seulement si D⩾4f′D\geq 4f'. Démonstration : posons x=−OA‾>0x=-\overline{OA}>0 et OA′‾=D−x>0\overline{OA'}=D-x>0 ; la relation de conjugaison s’écrit 1D−x+1x=1f′\frac{1}{D-x}+\frac{1}{x}=\frac{1}{f'}, soit x2−Dx+Df′=0x^2-Dx+Df'=0, qui admet une racine réelle si et seulement si Δ=D(D−4f′)⩾0\Delta=D(D-4f')\geq 0, c’est-à-dire D⩾4f′D\geq 4f'. Pour D>4f′D>4f' il y a deux positions de la lentille, x1,2=12(D∓D2−4Df′)x_{1,2}=\frac{1}{2}\bigl(D\mp\sqrt{D^2-4Df'}\bigr) (méthode de Bessel) ; pour D=4f′D=4f' elles se confondent en x=2f′x=2f', avec γ=−1\gamma=-1 (méthode de Silbermann).

6L’œil et l’appareil photographique

Notation. On modélise l’œil par une lentille mince de vergence variable (cristallin + cornée) et un capteur plan fixe (la rétine), la distance lentille-rétine étant constante (≈17 mm\approx{17\,\mathrm{mm}}). Accommoder, c’est modifier la vergence pour former l’image sur la rétine.

Définition. Le punctum remotum (PR) est le point le plus éloigné vu net au repos, le punctum proximum (PP) le point le plus proche vu net en accommodation maximale ; l’œil emmétrope a son PR à l’infini et son PP à dm≈25 cmd_m\approx{25\,\mathrm{cm}}. La plage d’accommodation est l’intervalle de vergence ΔV=1dPP−1dPR≈10,25−0=4 delta\Delta V=\dfrac{1}{d_{PP}}-\dfrac{1}{d_{PR}}\approx\dfrac{1}{0{,}25}-0={4\,\mathrm{delta}}. Le pouvoir de résolution angulaire de l’œil vaut ε≈3×10−4 rad\varepsilon\approx 3\times 10^{-4}\,{\mathrm{rad}} (une minute d’arc), soit deux points séparés de 0,075 mm{0{,}075\,\mathrm{mm}} à 25 cm{25\,\mathrm{cm}}. Un œil myope a son PR à distance finie (il est trop convergent) : on le corrige par une lentille divergente ; un œil hypermétrope a un PP trop éloigné : lentille convergente. La presbytie est la réduction de ΔV\Delta V avec l’âge.

Notation. Appareil photographique : un objectif assimilé à une lentille mince convergente de focale f′f', diaphragmé au diamètre DaD_a, et un capteur plan à la distance OA′‾\overline{OA'} ; le nombre d’ouverture est N=f′/DaN=f'/D_a (noté f/Nf/N). La mise au point déplace le capteur pour que l’image du plan visé tombe dessus : OA′‾\overline{OA'} varie de f′f' (objet à l’infini) à 2f′2f' (γ=−1\gamma=-1). La profondeur de champ est l’intervalle des distances objet pour lesquelles la tache image sur le capteur reste de diamètre inférieur au cercle de confusion ε\varepsilon, de l’ordre de la taille d’un pixel.

Figure 9 — Profondeur de champ : la tache reste acceptable tant que le point de convergence reste assez près du capteur.

FormulaireAppareil photographique
  • Nombre d’ouverture N=f′/DaN=f'/D_a ; l’éclairement du capteur varie comme 1/N21/N^2.
  • Hyperfocale H=f′ 2NεH=\dfrac{f'^{\,2}}{N\varepsilon} : mise au point à HH, tout est net de H/2H/2 à l’infini.
  • Profondeur de champ (mise au point à dd, avec f′≪d≪Hf'\ll d\ll H) : dmin⁡≈HdH+dd_{\min}\approx\dfrac{Hd}{H+d} et dmax⁡≈HdH−dd_{\max}\approx\dfrac{Hd}{H-d}.
  • Fermer le diaphragme (N↗N\nearrow) augmente la profondeur de champ mais réduit l’éclairement : il faut allonger la durée d’exposition, au risque du flou de bougé. Allonger la focale réduit la profondeur de champ (en 1/f′ 21/f'^{\,2}) et le champ angulaire.
FormulaireLes relations à connaître par cœur — et les huit démonstrations signalées « exigible »
  • n=c/vn=c/v ; λ=λ0/n\lambda=\lambda_0/n ; ν\nu inchangée.
  • r=−i1r=-i_1 ; n1sin⁡i1=n2sin⁡i2n_1\sin i_1=n_2\sin i_2 ; sin⁡iℓ=n2/n1\sin i_\ell=n_2/n_1 (si n1>n2n_1>n_2).
  • Miroir plan : A′A' symétrique de AA ; γ=+1\gamma=+1.
  • Descartes : 1OA′‾−1OA‾=1f′\frac{1}{\overline{OA'}}-\frac{1}{\overline{OA}}=\frac{1}{f'} et γ=OA′‾OA‾\gamma=\frac{\overline{OA'}}{\overline{OA}} ; Newton : FA‾⋅F′A′‾=−f′ 2\overline{FA}\cdot\overline{F'A'}=-f'^{\,2} et γ=f′FA‾=−F′A′‾f′\gamma=\frac{f'}{\overline{FA}}=-\frac{\overline{F'A'}}{f'}.
  • V=1/f′V=1/f' en dioptries ; lentilles accolées : V=V1+V2V=V_1+V_2.
  • Image réelle d’un objet réel par une convergente : D=AA′‾⩾4f′D=\overline{AA'}\geq 4f'.
  • Œil : dm=25 cmd_m={25\,\mathrm{cm}}, ΔV=4 delta\Delta V={4\,\mathrm{delta}}, ε≈3×10−4 rad\varepsilon\approx 3\times10^{-4}\,{\mathrm{rad}}.
  • Fibre : ON=n12−n22\mathrm{ON}=\sqrt{n_1^2-n_2^2} ; Δτ=n1(n1−n2)Ln2 c\Delta\tau=\dfrac{n_1(n_1-n_2)L}{n_2\,c}.
  • Valeurs utiles : sin⁡30∘=0,500\sin{30{}^{\circ}}=0{,}500 ; sin⁡45∘=0,707\sin{45{}^{\circ}}=0{,}707 ; sin⁡60∘=0,866\sin{60{}^{\circ}}=0{,}866 ; c=3,00×108 m⋅s−1c={3{,}00\times10^{8}\,\mathrm{m}{\cdot}\mathrm{s}^{-1}}.
Pièges
  • Mesurer les angles depuis la surface et non depuis la normale ; chercher une réflexion totale dans le sens n1<n2n_1<n_2, alors qu’elle exige un passage du milieu le plus réfringent vers le moins réfringent.
  • Oublier le caractère algébrique des distances (OA‾<0\overline{OA}<0 pour un objet réel, f′<0f'<0 pour une divergente), ou écrire 1OA′‾+1OA‾=1f′\frac{1}{\overline{OA'}}+\frac{1}{\overline{OA}}=\frac{1}{f'} : c’est une différence.
  • Croire qu’une divergente ne donne jamais d’image réelle (d’un objet virtuel entre OO et FF, si), ou confondre « image virtuelle » et « image qui n’existe pas » : une image virtuelle est parfaitement observable à l’œil (loupe, miroir).
  • Oublier que γ<0\gamma<0 signifie renversée, et confondre grandissement (rapport de tailles, objet et image à distance finie) et grossissement (rapport d’angles apparents, instrument d’observation).
  • Appliquer les relations de conjugaison hors des conditions de Gauss ou à un dioptre plan sous grande incidence ; tracer l’émergent d’un rayon quelconque sans construire le foyer secondaire.

Exercices, contrôles et sujets

Les énoncés sont en accès libre, à télécharger en PDF.

1

Exercices de base

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Les bases : Snell-Descartes, réflexion totale, miroir plan, lentilles minces, œil et appareil photographique

12 exercicesniveau Difficulté 1 sur 3 à Difficulté 2 sur 3durée conseillée : 2 h 30calculatrice autorisée

  1. Longueur d’onde, fréquence, indiceDifficulté 1 sur 3
  2. Réfraction air-eauDifficulté 1 sur 3
  3. Lame de verre à faces parallèlesDifficulté 2 sur 3
  4. Le prisme à réflexion totaleDifficulté 2 sur 3
  5. Fibre optique à saut d’indiceDifficulté 1 sur 3
  6. Se voir en entier dans un miroirDifficulté 1 sur 3
  7. Lentille convergente : les cinq casDifficulté 1 sur 3
  8. Lentille divergenteDifficulté 2 sur 3
  9. Constructions géométriquesDifficulté 2 sur 3
  10. Les relations de NewtonDifficulté 2 sur 3
  11. Un œil myopeDifficulté 2 sur 3
  12. Un appareil photographiqueDifficulté 2 sur 3
2

Exercices d'application

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Applications : dioptre plan, prisme, focométrie, associations de lentilles, instruments

9 exercicesniveau Difficulté 2 sur 3durée conseillée : 3 hcalculatrice autorisée

  1. Profondeur apparente d’un dioptre planDifficulté 2 sur 3
  2. Le prisme : déviation et mesure d’un indiceDifficulté 2 sur 3
  3. Focométrie : méthodes de Bessel et de SilbermannDifficulté 2 sur 3
  4. Lentilles accolées et correction de la vueDifficulté 2 sur 3
  5. Une lunette afocaleDifficulté 2 sur 3
  6. Profondeur de champ d’un appareil photographiqueDifficulté 2 sur 3
  7. La loupe : grandissement et grossissementDifficulté 2 sur 3
  8. Fibre à saut d’indice : un cahier des chargesDifficulté 2 sur 3
  9. Deux miroirs plansDifficulté 2 sur 3
3

Interrogation A

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Snell-Descartes, réflexion totale, fibre optique, lentilles minces

Durée : 1 hcalculatrice autorisée3 exercices indépendantsbarème sur 20

  1. Questions de cours6 ptsDifficulté 1 sur 3
  2. Une fibre optique en silice7 ptsDifficulté 2 sur 3
  3. Une lentille convergente7 ptsDifficulté 2 sur 3
4

Interrogation B

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Stigmatisme, relations de conjugaison, focométrie, appareil photographique

Durée : 1 hcalculatrice autorisée3 exercices indépendantsbarème sur 20

  1. Questions de cours6 ptsDifficulté 2 sur 3
  2. Mesure d’une distance focale7 ptsDifficulté 2 sur 3
  3. Un appareil photographique7 ptsDifficulté 2 sur 3
5

Approfondissement

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Sept problèmes pour aller au bout de l’optique géométrique

7 exercicesniveau Difficulté 3 sur 3durée conseillée : 4 hcalculatrice autorisée

  1. L’arc-en-cielDifficulté 3 sur 3
  2. Le dioptre plan hors des conditions de GaussDifficulté 3 sur 3
  3. Le minimum de déviation du prismeDifficulté 3 sur 3
  4. Aberration chromatique et doublet achromatique (hors programme — pour aller plus loin)Difficulté 3 sur 3
  5. La lunette de GaliléeDifficulté 3 sur 3
  6. Mirages et fibre à gradient d’indice (hors programme — pour aller plus loin)Difficulté 3 sur 3
  7. Le coin de cubeDifficulté 3 sur 3
6

DS type concours

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L’endoscope médical

Durée : 3 hcalculatrice autorisée3 parties23 questionsbarème indicatif sur 20

7

Planche de colle

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Une question de cours et quatre exercices d’oral

1 question de cours4 exercicesniveau Difficulté 1 sur 3 à Difficulté 3 sur 3environ 20 min{20\,\mathrm{min}} par exercice

  1. Question de coursDifficulté 1 sur 3
  2. Une lentille, deux lentillesDifficulté 1 sur 3
  3. Ce que voit un plongeurDifficulté 2 sur 3
  4. Mesurer une distance focaleDifficulté 2 sur 3
  5. Le téléobjectifDifficulté 3 sur 3

Prépa · Physique-chimie : les 26 chapitres

  1. Mesures et incertitudes
  2. Optique géométrique
  3. Circuits dans l’ARQS
  4. Circuits du premier ordre
  5. Oscillateurs libres et forcés
  6. Filtrage linéaire
  7. Propagation et interférences
  8. Cinématique du point
  9. Lois de Newton
  10. Énergétique du point
  11. Particules chargées
  12. Transformations de la matière
  13. Cinétique chimique
  14. Structure des entités chimiques
  15. Moment cinétique et forces centrales
  16. Mouvement d’un solide
  17. Système thermodynamique
  18. Premier principe
  19. Deuxième principe
  20. Machines thermiques
  21. Champ magnétique et forces de Laplace
  22. Induction
  23. Physique quantique
  24. Solides cristallins
  25. Acide-base et précipitation
  26. Oxydo-réduction et diagrammes E-pH