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3ème année S.5 VAC resp. : Samuel GOUGEON 31 +26 h module Physique 2 [ 60 % ]

Optique & photométrie [515EN005 : 573]

Dominante(s) : Physique Chimie

Working language Practicals > Conversation, Questions/Answers : English possible

Durée [h] Intervenants (responsable)
TD* 25 20 Samuel GOUGEON, Pascal PICART
TP* 6 6 Samuel GOUGEON

Objectifs
* Rappeler les éléments d'optique géométrique.
* Se familiariser avec un logiciel simple de simulation numérique d'optique géométrique
* Initier à l'optique matricielle pour le traitement des systèmes épais dans les conditions de Gauss
* Comprendre, savoir formuler voire calculer, et exploiter la notion d'angle solide en optique
* Acquérir les éléments de photométrie

Pré-requis
   
  •  
  •  583 -  s.1 :  Optique géométrique
       
  •  
  •  611 -  s.4 :  Optique 2

    Références
    • Optique géométrique et ondulatoire - J.-P. Pérez - Editions Masson
    • Bases de radiométrie optique - J-L. Meyzonnette, T. Lépine - Cépaduès Editions

    Compétences visées référencées
    Disciplines
    • Physique, matériaux, optique, thermique
    • Instrumentation, capteurs, actionneurs
    • physique
    Savoirs-faire
    • avoir un esprit critique, connaître des ordres de grandeur
    • Concevoir, réaliser et régler des montages / bancs d'essai / ouvrages
    • Réaliser des mesures, analyser des données
    Savoirs-être
    • être rigoureux
    • être curieux
    • capacité de concentration
    Contenu
    Travaux Dirigés

    • Rappels d'optique géométrique
      • Trigonométrie plane ; géométrie dans le plan ; dimension angulaire d'un objet
      • Notion de rayon lumineux. Lien avec les surfaces d'onde et la propagation. Notion de faisceau lumineux. Notion de faisceau collimaté (source ou image ponctuels ou étendus).
      • Réfraction ; réflexion ; angle de réfraction critique ; ouverture numérique
      • Traduction / illustration d'un énoncé en un schéma optique clair
      • Dioptres sphériques : sommet,  rayon et centre de courbure. Vergence. Tracé de rayons. Foyers image et objet
      • Formation des images. Stigmatisme. Conditions de Gauss. Relation de conjugaison objet - image d'un dioptre sphérique.
      • Lentilles minces. Vergence. Foyers et distances objet et image. Relation de conjugaison. Formation des images réelles ou virtuelles. Tracé de rayons.
      • Système optique à une lentille. Grandissement transversal. Grandissement angulaire.
      • Système optique à deux lentilles minces. Tracé de rayons. Système afocal. Grossissement. Profondeur de champ.
    • Système optique épais. Eléments d'optique matricielle
    • Angles solides : définition ; calcul dans des cas simples usuels ; usages
    • Etendues géométrique et optique d'un faisceau ; conservation de l'étendue optique
    • Transfert des faisceaux dans un système optique
      • Réflectance d'un dioptre en incidence normale.
      • Absorptivité d'un matériau. Loi d'absorption en fonction de l'épaisseur traversée.
      • Transmissions interne ou externe d'une lame optique partiellement absorbante.
      • Diaphragme d'ouverture d'un système optique imageur. Pupilles d'entrée et de sortie.Nombre d'ouverture.
      • Diaphragme de champ d'un système optique imageur. Champ de pleine lumière et champ moyen. Lucarnes
    • Photométrie
    • Photodiode. Efficacité quantique. Saturation.

    Travaux Pratiques

    Les travaux pratiques sont organisés en 6 ateliers de 1h chacun. En une séance de 3h, chaque binôme travaille sur 3 des 6 ateliers. Il y a donc 2 changements d'atelierset de table en cours de séance (rotation sur les binômes) .

    Thèmes principaux des ateliers :

    1. Montages optiques
      • connaissance des composants optiques et opto-mécaniques classiques
      • Alignement d'un faisceau laser à travers deux diaphragmes fixés : analyse de faisabilité ; construction d'un protocole ; réalisation
    2. Fibres optiques :
      • détermination de l'ouverture numérique par projection en sortie
      • mesure de la transmission en fonction de l'excentrement interfibre. Evaluation du diamètre de coeur.
      • estimation de l'étendue optique admise par la fibre
    3. Focométrie
      • Estimation expérimentale de la distance focale image d'une lentille mince convergente par exploitation directe de la formule de conjugaison
      • Système optique épais (zoom photographique) : estimation expérimentale de la distance focale équivalente, par la méthode différentielle de Bessel
    4. Tracé de rayons avec le logiciel optgéo : études de cas.
    5. Instruments optiques communs : connaissance, paramètres techniques, procédures de réglage, usages
      • Jumelles
      • Télescope de Newton
      • Microscopes visuel et numérique
    6. Photométrie
      • Source ponctuelle : variation de l'éclairement en fonction de la distance à la source
      • Détermination expérimentale de l'intensité lumineuse délivrée par une DEL blanche. Tracé de l'indicatrice en coordonnées polaires.