Optique matricielleL'optique matricielle est un formalisme mathématique employé pour calculer la trajectoire des rayons lumineux dans un système optique centré (à symétrie de révolution), dans le cadre de l'optique paraxiale (approximation de Gauss). Ce formalisme ne doit pas être confondu aux autres formalismes matriciels en optique, à savoir ceux de Jones et de Mueller, qui sont employés pour calculer les effets de polarisation. L’optique géométrique décrit la trajectoire des rayons lumineux, qui permettent de construire à l'aide de dessins l' d'un à travers un système optique.
Optique de FourierL'optique de Fourier (du nom de Joseph Fourier), est un domaine de l'optique ondulatoire se basant sur la notion de transformée de Fourier. L'optique ondulatoire utilise principalement le principe de Huygens-Fresnel pour aboutir à des résultats comme celui des fentes de Young, ou de la tache d'Airy. Ces calculs sont relativement compliqués, et pour les simplifier, il est possible de se placer dans le cadre de certaines approximations. Par exemple, la diffraction de Fraunhofer suppose que l'on observe la figure de diffraction à très grande distance de l'objet diffractant.
Rayon lumineuxvignette|Lasers visibles Lasers rouges : 635 nm, 660 nm Lasers verts : 520 nm, 532 nm Lasers bleus : 405 nm, 445 nm Le rayon lumineux est une notion d'optique et un outil mathématique, utilisé principalement en optique géométrique, décrivant le trajet de la lumière de manière simplificatrice, valable uniquement lorsque le rayon lumineux se propage dans des milieux où les obstacles et composants optiques ont des dimensions très supérieures à la longueur d'onde.
Principe de FermatLe principe de Fermat est un principe physique, attribué à Pierre de Fermat, qui sert de fondement à l'optique géométrique. Il décrit la forme du chemin optique d'un rayon lumineux et s'énonce ainsi : Une conséquence première du principe de Fermat est la propagation rectiligne des rayons lumineux dans les milieux homogènes. En effet, dans un milieu homogène, le temps de parcours est proportionnel à la longueur du trajet, et le chemin le plus court dans un espace euclidien pour aller d’un point à un autre est la ligne droite.
Lentille à gradient d'indiceUne lentille à gradient d'indice est un type de lentille dont le matériau est un verre à gradient d'indice, c'est-à-dire que l'indice de réfraction du verre est fonction de la position dans ce verre. Les propriétés de ces lentilles les rendent très utiles dans des domaines tels que les télécommunications pour le couplage d'un faisceau lumineux dans une fibre optique, ou tels que l'imagerie pour leur capacité à corriger les aberrations. Cela est aussi appelé Lentille de Lüneberg.
Specular reflectionSpecular reflection, or regular reflection, is the mirror-like reflection of waves, such as light, from a surface. The law of reflection states that a reflected ray of light emerges from the reflecting surface at the same angle to the surface normal as the incident ray, but on the opposing side of the surface normal in the plane formed by the incident and reflected rays. This behavior was first described by Hero of Alexandria (AD c. 10–70). Later, Alhazen gave a complete statement of the law of reflection.
Fibre optiqueUne fibre optique est un fil dont l’âme, très fine et faite de verre ou de plastique, a la propriété de conduire la lumière et sert pour la fibroscopie, l'éclairage ou la transmission de données numériques. Elle offre un débit d'information nettement supérieur à celui des câbles coaxiaux et peut servir de support à un réseau « large bande » par lequel transitent aussi bien la télévision, le téléphone, la visioconférence ou les données informatiques.
Réflexion totaleEn optique géométrique, le phénomène de réflexion totale survient lorsqu'un rayon lumineux arrive sur la surface de séparation de deux milieux d'indices optiques différents avec un angle d'incidence supérieur à une valeur critique : il n'y a alors plus de rayon réfracté transmis et seul subsiste un rayon réfléchi. Ce phénomène n'intervient que lorsque le rayon lumineux incident se trouve dans un milieu d'indice de réfraction plus grand que l'éventuel rayon réfracté : réfraction de type verre/air par exemple.
Miragevignette|Mirage chaud sur le Grand Lac Salé, Utah, États-Unis|alt=Mirage chaud sur le Grand Lac Salé. vignette|Mirage froid : Double soleil sur le Lac Supérieur.|alt=Mirage froid sur le Lac Supérieur. Le mirage (du latin miror, mirari : s'étonner, contempler) est un phénomène optique dû à la déviation des faisceaux lumineux par des superpositions de couches d'air de températures différentes. En fait, il s'agit d'une propagation anormale de la lumière dans une atmosphère où la température, la pression et l'humidité ne varient pas verticalement selon la normale.
Spherical aberrationIn optics, spherical aberration (SA) is a type of aberration found in optical systems that have elements with spherical surfaces. Lenses and curved mirrors are prime examples, because this shape is easier to manufacture. Light rays that strike a spherical surface off-centre are refracted or reflected more or less than those that strike close to the centre. This deviation reduces the quality of images produced by optical systems. The effect of spherical aberration was first identified by Ibn al-Haytham who discussed it in his work Kitāb al-Manāẓir.
Prisme (optique)vignette|upright=1.5|Trois prismes à base triangulaire : un prisme à angle droit, un prisme à 60° et un prisme à 30°.|alt=Photographie de trois prismes en verre posés sur une table en bois. Un prisme est un bloc de verre taillé, composé classiquement de trois faces sur une base triangulaire, mais qui peut adopter des formes plus complexes et éloignées du prisme à base triangulaire usuel. C'est un instrument optique utilisé pour réfracter la lumière, la réfléchir ou la disperser.
RefletUn reflet est, en physique, l' virtuelle formée par la réflexion spéculaire d'un objet sur une surface. La nature spéculaire de la réflexion est liée aux caractéristiques du corps réfléchissant. Les formes les plus connues s'obtiennent par réflexion sur une surface métallique (miroir), le verre ou l'eau. L'image virtuelle est inversée et se trouve de manière symétrique à l'objet par rapport au plan de réflexion (lois de Descartes). Un reflet est aussi une nuance de lumière ou de couleur apparaissant sur un fond ou un motif.
Optique physiqueL'optique physique ou optique ondulatoire est la discipline qui étudie la lumière en la considérant comme étant une onde électromagnétique. L'optique ondulatoire s'attache plus particulièrement aux phénomènes affectant les ondes, comme les interférences et la diffraction. La lumière pour aller d'un point à un autre se propage avec une vitesse déterminée. La lumière en un point donné sera l'addition cohérente ou incohérente du champ électromagnétique en ce point à l'instant t.
Point cardinal (optique)vignette|upright=1.25|Schéma des points focaux objet et image pour une lentille épaisse avec les plans principaux P et P' interceptant l'axe optique. EFL est l'acronyme de Effective Focal Length, la focale étant déterminée comme . La notation V est utilisée ici car on regarde dans le plan vertical. On utiliserai H dans le plan horizontal. vignette|upright=1.25|Points nodaux N et N' pour lesquels le grandissement angulaire est de 1.
Foyer (optique)En optique géométrique, un foyer est un point vers lequel convergent les rayons lumineux issus d'un point après leur passage dans un système optique. Son nom provient de l'extension du sens mathématique. Ce terme concorde avec son étymologie puisqu'il est possible d'allumer un feu à l'aide d'une lentille convergente en concentrant les rayons du Soleil en un seul point : le foyer (technique employée selon la légende par Archimède). Le concept de foyer nécessite d'avoir un système stigmatique (au moins de manière approchée ou dans l'approximation de Gauss).
Ray tracing (physics)In physics, ray tracing is a method for calculating the path of waves or particles through a system with regions of varying propagation velocity, absorption characteristics, and reflecting surfaces. Under these circumstances, wavefronts may bend, change direction, or reflect off surfaces, complicating analysis. Ray tracing solves the problem by repeatedly advancing idealized narrow beams called rays through the medium by discrete amounts. Simple problems can be analyzed by propagating a few rays using simple mathematics.
Angle de Brewstervignette|upright=1.5|Résultat d'une simulation électromagnétique réalisée avec le programme Moosh montrant un faisceau réfracté à l'incidence de Brewster par un dioptre entre deux milieux d'indice et . L'angle de Brewster est un angle d'incidence particulier pour lequel la lumière réfractée et réfléchie possèdent des propriétés de polarisation particulières. Lorsqu'un faisceau lumineux est incident sur un dioptre à cet angle, s'il est polarisé dans le plan d'incidence (polarisation dite p ou TM) il est alors totalement transmis (pas de réflexion), sinon il y aura un faisceau réfléchi qui sera entièrement polarisé.
Miroir sphériqueUn miroir sphérique est un miroir dont la forme est une calotte sphérique, c'est-à-dire une sphère tronquée par un plan. L'ouverture du miroir est donc un disque, et son axe optique est la droite normale à l'ouverture et passant par son centre. Il existe des miroirs sphériques convexes et concaves. Le miroir sphérique est astigmatique, c'est-à-dire que des rayons issus d'un même point source ne convergent pas. Il n'est stigmatique que pour son centre qui est sa propre image.
Virtual imageIn optics, an image is defined as the collection of focus points of light rays coming from an object. A is the collection of focus points made by converging rays, while a virtual image is the collection of focus points made by extensions of diverging rays. In other words, a virtual image is found by tracing real rays that emerge from an optical device (lens, mirror, or some combination) backward to perceived or apparent origins of ray divergences.
Parabolic reflectorA parabolic (or paraboloid or paraboloidal) reflector (or dish or mirror) is a reflective surface used to collect or project energy such as light, sound, or radio waves. Its shape is part of a circular paraboloid, that is, the surface generated by a parabola revolving around its axis. The parabolic reflector transforms an incoming plane wave travelling along the axis into a spherical wave converging toward the focus. Conversely, a spherical wave generated by a point source placed in the focus is reflected into a plane wave propagating as a collimated beam along the axis.
