1. Introduction à l'optique

L'optique est la branche de la physique qui étudie la lumière, sa propagation, sa réflexion et sa réfraction. La lumière est une onde électromagnétique qui se propage à une vitesse de \(3\,10^8\, ext{m/s}\) dans le vide.

2. La réflexion de la lumière

Lorsqu'un rayon lumineux rencontre une surface réfléchissante, il rebondit selon la loi de la réflexion :

• L'angle d'incidence \(i\) est égal à l'angle de réflexion \(r\).
• Ces angles sont mesurés par rapport à la normale à la surface au point d'incidence.

Formule : \[ i = r \]

Exemple : Sur un miroir plan, le rayon réfléchi suit cette loi.

3. La réfraction de la lumière

La réfraction est la déviation d’un rayon lumineux lorsqu’il passe d’un milieu à un autre avec un indice de réfraction différent.

La loi de Snell-Descartes formalise ce phénomène :

Formule : \[ n_1 \sin i = n_2 \sin r \]

où :

• \(n_1\) et \(n_2\) sont les indices de réfraction des deux milieux,
• \(i\) est l'angle d'incidence,
• \(r\) est l'angle de réfraction.

Exemple : La lumière qui traverse de l'air dans l'eau est déviée vers la normale.

4. La lentille et l'image

Une lentille est un corps transparent qui dévie la lumière pour former une image.

Lentille convergente

Elle provoque la convergence des rays lumineux vers un point appelé foyer. Elle permet de faire des images réelles ou virtuelles.

Formule de la lentille

\( rac{1}{f} = rac{1}{d_o} + rac{1}{d_i} \)

où :

• \(f\) est la distance focale de la lentille,
• \(d_o\) est la distance entre l'objet et la lentille,
• \(d_i\) est la distance entre l'image et la lentille.

Exemple : Une loupe est une lentille convergente.

5. Applications de l'optique

• Les miroirs et lentilles dans les instruments optiques : télescopes, microscopes, appareils photo.
• Les phénomènes naturels : refraction de la lumière dans l'atmosphère, phénomène de mirage.