Optique, fondements et applications : avec 250 exercices et problèmes résolus : licence, classes préparatoires, Capes-agrégation

Auteur(s) :

Pérez, José-Philippe (1942-....) Découvrir l'auteur

Résumé

Rassemble les fondements et les principes de l'optique géométrique et ondulatoire, complétés d'exercices et de problèmes résolus, illustrés de nombreux exemples. Une large place est accordée aux instruments d'optique. Nouveautés sur la simulation en optique, les nouveaux microscopes (champ proche, à effet tunnel, à force atomique) et la diffraction des réseaux cristallins. ©Electre 2017

Contributeur(s)
- Anterrieu, Éric. Collaborateur
Éditeur(s)
- Dunod
Date
- 2017
Notes
- Bibliogr. Index
Langues
- Français
Description matérielle
- 1 vol. (XXXIII-698 p.) : illustrations en noir et blanc ; 24 x 18 cm
Sujet(s)
ISBN
- 978-2-10-077297-1
Indice
- 535 Optique
Quatrième de couverture
- 7^e édition
  Optique
  Fondements et applications avec 250 exercices et problèmes résolus
  Cet ouvrage s'adresse aux étudiants de Licence et Master de physique et aux élèves des classes préparatoires. Par sa présentation didactique, sa description des instruments d'optique, ce livre intéressera également les candidats au CAPES et à l'agrégation.
  Ce cours propose les fondements de l'optique (géométrique et ondulatoire). Il comporte plusieurs compléments et applications, tels l'optique de Fourier, les faisceaux gaussiens, la polarisation, ainsi qu'une introduction au traitement numérique des images. Cette édition a été actualisée dans les domaines de l'optique géométrique, la résolution spatiale des microscopes actuels (champ proche, tunnel, force atomique), la diffraction par les réseaux cristallins et la simulation en optique (complément sur le site Web de l'auteur).
  Ce manuel est découpé en leçons progressives, quasi-autonomes, illustrées par des exemples concrets et plus de 250 exercices et problèmes résolus dont la moitié, celle qui offre une ouverture supplémentaire, est corrigée sur le site Web de l'auteur.
Tables des matières
- - Optique
  - Fondements et applications
  - Avec 250 exercices et problèmes résolus
  - José-Philippe Pérez
  - Dunod
  - Avant-proposxiv
  - Les grands noms de l'optiquexviii
  - Constantes physiques, notations et symbolesxxvi
  - Description de l'ouvragexxix
  - L'optique en vingt questionsxxxiv
  - 1. Introduction à l'optique. Notion de rayon lumineux
  - I. - Introduction historique1
  - II. - Principe d'Huygens2
  - III. - Diffraction. Rayon lumineux4
  - IV. - Construction d'Huygens5
  - Exercices et problèmes 7
  - 2. Fondements de l'optique géométrique
  - I. - Loi fondamentale de l'optique des rayons lumineux9
  - II. - Lois de Snell-Descartes12
  - III. - Principe de Fermat18
  - Exercices et problèmes 23
  - 3. Formation des images en optique géométrique
  - I. - Image d'un point en optique géométrique28
  - II. - Stigmatisme approché. Cas d'un système centré33
  - Exercices et problèmes 36
  - 4. Approximation de Gauss. Dioptre sphérique
  - I. - Tracé des rayons lumineux dans un dioptre sphérique37
  - II. - Dioptre sphérique dans l'approximation de Gauss39
  - III. - Vergence d'un dioptre sphérique40
  - IV. - Relation de conjugaison d'un dioptre sphérique41
  - V. - Matrices de réfraction et de translation44
  - Exercices et problèmes 47
  - 5. Éléments cardinaux des systèmes centrés
  - I. - Matrice de transfert d'un système centré48
  - II. - Vergence49
  - III. - Matrice de conjugaison50
  - IV. - Éléments cardinaux52
  - V. - Détermination des éléments cardinaux55
  - Exercices et problèmes 57
  - 6. Formules de conjugaison et constructions
  - I. - Relation homographique ou règle abcd59
  - II. - Formules de Descartes60
  - III. - Formules de Newton62
  - IV. - Constructions géométriques63
  - V. - Discussion graphique66
  - VI. - Application au dioptre sphérique67
  - Exercices et problèmes 69
  - 7. Oeil. Instruments d'optique. Pupilles et diaphragmes
  - I. - L'oeil71
  - II. - Caractéristiques optiques des instruments76
  - III. - Diaphragmes et pupilles78
  - IV. - Résolution théorique80
  - Exercices et problèmes 82
  - 8. Lentilles. Application à la loupe
  - I. - Lentilles épaisses84
  - II. - Application à la loupe87
  - III. - Lentilles minces88
  - IV. - Application à la projection sur un écran91
  - Exercices et problèmes 93
  - 9. L'aberration chromatique et l'achromatisme. Doublets de lentilles minces
  - I. - L'aberration chromatique97
  - II. - L'achromatisme99
  - III. - Doublets de lentilles minces100
  - IV. - Oculaires104
  - Exercices et problèmes 106
  - 10. Aberrations géométriques des systèmes centrés
  - I. - Classification des aberrations géométriques107
  - II. - L'aberration sphérique108
  - III. - L'aberration de coma110
  - IV. - L'astigmatisme et la courbure de champ111
  - V. - Distorsion113
  - VI. - Calcul des aberrations113
  - Exercices et problèmes 115
  - 11. Association de deux systèmes centrés. Microscope composé
  - I. - Association de deux système centrés117
  - II. - Le microscope composé118
  - III. - Différents types de microscopes121
  - Exercices et problèmes 126
  - 12. Systèmes centrés dioptriques afocaux. Télescope réfracteur
  - I. - Propriétés des instruments afocaux129
  - II. - Exemples simples de systèmes afocaux130
  - III. - Télescope réfracteur ou lunette astronomique132
  - IV. - Lunettes terrestres136
  - Exercices et problèmes 138
  - 13. Miroirs et cavités optiques
  - I. - Rappels sur les miroirs140
  - II. - Miroirs sphériques dans l'approximation de gauss142
  - III. - Cavités optiques148
  - Exercices et problèmes 152
  - 14. Systèmes catadioptriques. Télescope réflecteur
  - I. - Télescope réflecteur155
  - II - Systèmes catadioptriques équivalents à un miroir162
  - Exercices et problèmes 166
  - 15. Photométrie. Photodétecteurs
  - I. - Grandeurs photométriques170
  - II. - Conservation de l'étendue optique174
  - III. - Sources lumineuses176
  - IV. - Photodétecteurs180
  - Exercices et problèmes 188
  - 16. Appareil photographique ou caméra
  - I. - Description de l'appareil photographique191
  - II. - Caractéristiques d'un objectif photographique193
  - III. - Résolution et mise au point195
  - IV. - Éclairement du plan image198
  - V. - Exemples d'objectifs photographiques198
  - Exercices et problèmes 200
  - 17. Équation iconale. Fibres optiques
  - I. - Équation iconale202
  - II. - Fibres optiques à gradient d'indice206
  - Exercices et problèmes 211
  - 18. Vibrations monochromatiques. Vibrations quasi monochromatiques
  - I. - Vibrations monochromatiques214
  - II. - Vibrations quasi monochromatiques216
  - III. - Addition de vibrations monochromatiques219
  - Exercices et problèmes 223
  - 19. Ondes progressives et ondes stationnaires
  - I. - Ondes progressives. Équation de propagation226
  - II. - Onde plane et onde sphérique229
  - III. - Ondes monochromatiques planes231
  - IV. - Ondes monochromatiques quasi planes232
  - V. - Aspect énergétique de la propagation232
  - VI. - Ondes stationnaires235
  - Exercices et problèmes 238
  - 20. Ondes lumineuses. États de polarisation
  - I. - Propagation de la lumière dans le vide242
  - II. - Propagation de la lumière dans un milieu matériel243
  - III. - Intensité d'une onde lumineuse246
  - IV. - Réflexion et réfraction d'une onde248
  - V. - États de polarisation des ondes lumineuses250
  - VI. - Production d'une lumière polarisée256
  - Exercices et problèmes 260
  - 21. Diffraction : principe d'Huygens-Fresnel. Approximation de Fraunhofer
  - I. - Principe d'Huygens-Fresnel262
  - II. - Diffraction de Fraunhofer par un diaphragme plan264
  - III. - Importance de l'approximation de Fraunhofer269
  - IV. - Diffraction par une ouverture rectangulaire270
  - V. - Applications274
  - Exercices et problèmes 278
  - 22. Interférence de deux ondes. Cohérence mutuelle
  - I. - Superposition de deux ondes monochromatiques282
  - II. - Cohérence mutuelle286
  - III. - Systèmes interférentiels289
  - Exercices et problèmes 295
  - 23. Cohérence temporelle et cohérence spatiale
  - I. - Longueur et largeur de cohérence299
  - II. - Degré de cohérence temporelle304
  - III. - Degré de cohérence spatiale309
  - Exercices et problèmes 314
  - 24. Franges d'égale inclinaison ou anneaux d'Haidinger
  - I. - Interférence avec une lame d'épaisseur constante318
  - II. - Anneaux d'Haidinger321
  - III. - Applications326
  - Exercices et problèmes 328
  - 25. Franges d'égale épaisseur ou franges de Fizeau
  - I. - Franges de Fizeau331
  - II. - Applications335
  - Exercices et problèmes 338
  - 26. Spectromètre à prisme
  - I. - Étude générale du prisme340
  - II. - Spectromètre à prisme343
  - III. - Prisme magnétique346
  - Exercices et problèmes 348
  - 27. Réseaux plans. Spectromètres à réseaux
  - I. - Définition et réalisation des réseaux plans351
  - II. - Diffraction de Fraunhofer par un réseau de fentes352
  - III. - Propriétés des réseaux357
  - IV. - Spectromètres à réseau358
  - V. - Différents types de réseaux plans361
  - VI. - Extension aux réseaux tridimensionnels363
  - Exercices et problèmes 368
  - 28. Interférence d'ondes multiples. Interféromètre de Fabry-Pérot
  - I. - Interférence d'ondes multiples issues d'une lame372
  - II. - Interféromètre de Fabry-Pérot375
  - III. - Filtres interférentiels378
  - Exercices et problèmes 379
  - 29. Lasers. Applications à l'holographie et l'optique non linéaire
  - I. - Émission de lumière par les atomes382
  - II. - Fonctionnement des lasers383
  - III. - Différents types de lasers385
  - IV. - Propriétés des faisceaux lasers387
  - V. - Holographie389
  - VI. - Optique non linéaire393
  - Exercices et problèmes 397
  - 30. Optique de Fourier
  - I. - Systèmes optiques linéaires400
  - II. - Approximation de Fresnel de la diffraction402
  - III. - Formation des images en éclairage cohérent408
  - IV. - Filtrage en éclairage cohérent414
  - V. - Formation des images en éclairage incohérent418
  - VI. - Filtrage en éclairage incohérent426
  - VII. - Application à l'interférométrie431
  - Exercices et problèmes 436
  - 31. Faisceaux gaussiens
  - I. - Propagation d'un faisceau gaussien446
  - II. - Faisceau gaussien et faisceau sphérique451
  - III. - Applications460
  - Exercices et problèmes 463
  - 32. Propagation de la lumière dans les milieux anisotropes
  - I. - Théorie électromagnétique des milieux anisotropes466
  - II. - Milieux uniaxes475
  - III. - Lames cristallines481
  - IV. - Biréfringence provoquée486
  - V. - Mesure d'une biréfringence490
  - VI. - Production et analyse d'une lumière polarisée493
  - Exercices et problèmes 497
  - 33. Polarisation rotatoire ou biréfringence circulaire
  - I. - Mise en évidence expérimentale et lois de biot499
  - II. - Interprétation de la polarisation rotatoire502
  - III. - Applications508
  - IV. - Polarisation rotatoire en lumière blanche509
  - V. - Polarimètres et saccharimètres511
  - Exercices et problèmes 514
  - 34. Introduction au traitement numérique des images et à la couleur
  - I. - Différents types de traitement numérique516
  - II. - Transformations ponctuelles517
  - III. - Transformations locales520
  - IV. - Transformations globales523
  - V. - Codage et compression529
  - VI. - Représentation colorée des images531
  - Exercices et problèmes 537
  - Annexe 1. Rappels mathématiques539
  - I. - Rappels de trigonométrie539
  - II. - Diamètres apparents540
  - III. - Division harmonique541
  - IV. - Fonctions hyperboliques542
  - V. - Développements limités au voisinage de zéro544
  - VI. - Nombres complexes546
  - VII. - Matrices548
  - VIII. - Tabulations de fonctions553
  - Annexe 2. Analyse de Fourier555
  - I. - Séries de Fourier de fonctions périodiques555
  - II. - Transformation de Fourier559
  - III. - Extension au cas des distributions565
  - Annexe 3. Simulation en optique572
  - I. - Structures de données et fonctions de base572
  - II. - Systèmes optiques centrés577
  - III. - L'oeil583
  - IV. - Propagation dans les milieux non homogènes589
  - V. - Faisceaux Gaussiens597
  - VI. - Facteurs de visibilité en optique ondulatoire599
  - Réponses aux vingt questions607
  - Solutions des exercices et problèmes609
  - Bibliographie683
  - Index685
Origine de la notice:
- Electre