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En optique, le prisme est un des composantes les plus importants. On le retrouve en chimie, en physique de la matière condensée, en astrophysique, en optoélectronique et encore dans beaucoup d'autres appareils courants de la vie de tous les jours (comme les lentilles). Nous allons dans les paragraphes qui suivent déterminer les relations les plus importantes connatre relativement aux prismes et utiles l'ingénieur et au physicien. Nous nous intéressons aux rayons lumineux entrant par une face et sortant par une autre ayant subit deux réfractions (nous n'étudierons par les réflexions). Voici la représentation type d'un prisme en optique géométrique avec le rayon incident S et sortant S ' et les deux normales N, N ' aux artes du sommet d'ouverture. Optique géométrique prime minister. Plus les divers angles d'incidence et de réfraction: (39. 106) Nous savons que la somme des angles d'un quadrilatère (toujours décomposable en deux triangles dont la somme des angles est) vaut. Donc dans le quadrilatère délimité par les sommets 1234.

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Le rayon incident est dévié par le prisme d'un angle égal à D = (i1 − r1) + (i2 − r2). La quadrilatère AKLJ ayant deux angles droits en K et J, on en déduit que A = r1 + r2. On en déduit les relations suivantes: Il n'y a un rayon émergeant que si r2 est inférieur à l'angle de réfraction limite. La somme r1 + r2 étant constante, il existe une valeur minimum im de i1 qui autorise la présence d'un rayon émergeant. Minimum de déviation Avec un goniomètre, on effectue le tracé point par point de la courbe de déviation D = f ( i1) pour un prisme d'indice N = 1, 5 et d'angle A = 60 °. Le point A correspond à l'incidence minimum im pour laquelle existe un rayon émergeant. L'angle i2 vaut alors 90°. Au point B (incidence rasante), l'angle i2 est égal à im. Prisme optique géométrique. Pour les points A et B, la déviation est maximum. D'après le principe du retour inverse de la lumière, il existe deux valeurs de i1 (et donc de i2) qui donnent la même déviation. Quand i1 = i2, la déviation est minimum. En utilisant les formules du prisme, on peut retrouver cette propriété: La déviation est minimum si dD / di1 = 0. dD = di1 + di2 dr1 + dr2 = 0 cos i1.

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Chaque acétate présente deux droites perpendiculaires, assimilables aux dioptres du prisme et à la normale de ceux-ci. J'utilise ensuite ce résultat pour mener à l'expression de la déviation en fonction des paramètres facilement mesurables du prisme (angles d'arrête, d'incidence et d'émergence, soit A, i 1 et i 2 '). L'exposé magistral des étapes précédentes est coupé par un exercice du livre de référence. Ce dernier permet aux étudiants d'appliquer ce résultat qui est fondamental. Ils complètent le problème en équipes de 2. Je le résous ensuite au tableau. Les conditions d'émergence du prisme J'aborde le contenu de cette section de façon très visuelle en utilisant une autre démonstration avec le laser et le prisme d'acrylique pour les deux premières conditions. La troisième condition fait appel à la paire d'acétates décrite précédemment. Optique géométrique prisme. Une convention sur le signe des différents angles est présentée sous forme d'un schéma que je dessine au tableau. Je résous un exemple tiré du manuel de référence au tableau en questionnant les étudiants qui me guident ainsi lors de la résolution.

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A. Dans ces conditions, il y a stigmatisme approché. Sur la figure, le point bleu est distant du point source S de d = D ≈ OS. (N − 1). A Pouvoir dispersif du prisme L'indice d'un milieu réfrigent est fonction de la longueur d'onde λ de la lumière. L'angle de déviation étant fonction de l'indice, est aussi fonction de λ. Examiner la figure ci-dessus dans le mode "dispersion". Les valeurs de l'indice en fonction de la longueur d'onde utilisées sont: N = 1, 612 (0, 768 µm); 1, 623 (0, 589 µm); 1, 629 (0, 540 µm); 1, 635 (0, 486 µm); 1, 646 (0, 434 µm). Optique géométrique prise de poids. La possibilité de réaliser des réseaux très performants à un coût modique a rendu obsolète l'utilisation des prismes dans les systèmes monochromateurs. Dans de nombreux systèmes optiques, il est nécessaire de modifier la direction des rayons lumineux. Les miroirs classiques présentent l'inconvénient d'introduire une lame à faces parallèles avant la surface réfléchissante et les miroirs métalliques sont fragiles. On utilise le plus souvent la réflexion totale sur des faces de prismes ou des faces de prisme métallisées.

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Quelques questions à réponses courtes pourraient également être incorporées dans l'examen. Ce dernier a lieu environ 2 semaines après le cours qui fait l'objet de cette page. Optique Géométrique. Par ailleurs, un laboratoire portant sur le prisme est réalisé trois jours après ce cours. Le rapport de laboratoire, où les étudiants présentent les méthodes utilisées pour mesurer l'indice de réfraction d'un prisme, fait aussi l'objet d'une évaluation sommative (3%).

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Nous avons la somme: (39. 107) Maintenant que la situation est posée passons la partie optique... Nous avons quatre relations fondamentales démontrer pour le prisme. D'abord, nous avons au point d'incidence I et I ' la loi de Descartes qui nous permet d'écrire: (39. 108) Comme l'indice de réfraction de l'air est de 1 alors nous avons simplement en I: (39. 109) Dans la mme idée en I ' nous avons: (39. 110) Donc: (39. 111) Nous avons aussi la relation: (39. 112) Soit: (39. 113) L'angle de déviation D est facile déterminer. Il suffit de prendre le quadrilatère central: (39. 114) (39. 115) Nous avons donc les 4 relations fondamentales du prisme: (39. 116) Connaissant i et i ' et l'indice de réfraction m nous pouvons alors déterminer tous les paramètres. L'idéal serait encore de pouvoir se débarrasser de la connaissance expérimentale de i '. Nous avons donc: (39. Prismes. 117) Or: (39. 118) Ainsi il vient: (39. 119) (39. 120) Puisqu'il est avéré que l'indice m d'un milieu varie avec la longueur d'onde on comprend aisément que le prisme est capable de disperser la lumière blanche.

Un prisme est constitué par deux dioptres formant un dièdre. L'angle du dièdre A est l'angle du prisme. L'arête du dièdre est l'arête du prisme. En général le prisme est fermé par un plan opposé à l'arête qui constitue sa base. Un plan normal est un plan de section principale. On suppose que le prisme est placé dans l'air, que son indice est N > 1 et que la lumière utilisée est monochromatique. On se place dans un plan de section principale. Un rayon incident arrive sur le dioptre d'entrée en J avec une incidence i1. Avec nos hypothèses, le rayon pénètre dans le prisme et se réfracte avec une émergence r1. Il arrive en K sur le dioptre de sortie avec une incidence r2. JK est dans le plan de section principale. Si r2 est supérieur à l'angle de réfraction limite, il y a réflexion totale sur cette face et il n'y a pas de rayon émergeant. Si r2 est inférieur à cet angle, il existe un rayon émergeant faisant l'angle i2 avec la normale au dioptre en K et contenu dans le plan de section principale.

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