Optique géométrique

Résumé éditeur

L'optique a longtemps occupé une place à part en physique, tout simplement parce qu'elle est née bien avant. L'usage de lentilles est mentionné dans le monde gréco-romain et l'on connaît un traité d'optique rédigé dans le monde médiéval arabo-musulman autour de l'an mil. Bien que les premières lunettes soient nées à la fin du 13e siècle, ce n'est que vers 1620, que furent énoncées les lois de la réflexion et de la réfraction (Snell et Descartes). Elles sont alors purement expérimentales et n'expliquent pas ce qu'est la lumière. Seul Newton propose un modèle corpusculaire. La première théorie digne de ce nom, le principe de Fermat, reste purement géométrique et ne dit rien sur la nature de la lumière et il faudra attendre 1865 pour que Maxwell prouve que la lumière est une onde électromagnétique. On montrera bien sûr que les deux approches convergent vers une description commune de la propagation de la lumière. Après l'étude des conditions d'obtention d'une image correcte d'un objet au travers des notions de stigmatisme et d'aplanétisme, une grande partie de cet ouvrage est consacrée à l'étude des systèmes optiques dits centrés et à leur fonctionnement idéal décrit par l'approximation de Gauss et l'on donnera force exemples d'instruments optiques d'usage courant. On pourra alors aborder les écarts à cet idéal (les aberrations), dus à la dispersion chromatique, à la diffraction et au non-respect des conditions de Gauss, ainsi qu'aux moyens de les limiter. On donnera un solide aperçu sur la propagation de la lumière dans les milieux inhomogènes, sur une approche matricielle des systèmes centrés et sur les notions subtiles de pupilles et de lucarnes. Bonne lecture.