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Image d'un point : stigmatisme rigoureux

Un système optique est constitué par un ensemble de surfaces, en général de révolution, qui séparent (sauf s'il s'agit de miroirs) des milieux transparents, le plus souvent homogènes et isotropes, d'indices de réfraction variés.

Dans l'approximation de l'optique géométrique, un rayon lumineux subit une déviation à la traversée de la surface de séparation de deux milieux successifs. Sur la figure, S1 et S2 représentent les faces d'entrée et de sortie d'un système optique S. Au rayon incident AI correspond un rayon émergent I′A′. Le système S dévie le rayon lumineux d'un angle D. Un point objet A, s'il est correctement placé, envoie sur le système un cône de rayons incidents de sommet A. Après traversée du système S, ces rayons peuvent former un cône de rayons de sommet A′. Le point A′ est appelé l'image de A. Les points A et A′ sont dits conjugués par rapport au système S. Le système optique est dit rigoureusement stigmatique lorsque tous les rayons utiles issus de A passent par A′.

Points conjugués

Dessin : Points conjugués

Dessin

Points conjugués A et A′ dans un système optique. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Tous les rayons pouvant traverser un système optique (ou leurs prolongements) passent à l'intérieur de deux contours conjugués (parfois confondus), dits pupille d'entrée et pupille de sortie du système, qui jouent un rôle au point de vue de la qualité et de la luminosité des images.

Dans le cas général, les images sont formées par un ensemble de lentilles et de miroirs admettant un axe de révolution commun : c'est ce qu'on appelle un système centré. Les cas où il y a réflexion oblique sur une surface plane s'y rattachent aisément (cf. ceux où il y a traversée d'un prisme sont considérés à l'article lumière). On suppose, pour commencer, le point objet A sur l'axe du système.

En optique géométrique, une surface d'onde est définie comme normale, en chaque point, au rayon lumineux. Une surface d'onde objet est une sphère Σ centrée en A. Une surface d'onde image issue d'un système stigmatique est une sphère Σ′ centrée en A′. La surface d'onde émergente n'est plus une sphère dès que le système perd ses qualités de stigmatisme. Les déformations de la surface [...]


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Points conjugués

Points conjugués
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Miroir elliptique

Miroir elliptique
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Miroir parabolique

Miroir parabolique
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Système aplanétique

Système aplanétique
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Écrit par :

  • : professeur à l'université de Paris-XI, Orsay, directeur des études à l'École supérieure d'optique, Orsay

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Pour citer l’article

Michel CAGNET, « OPTIQUE - Images optiques », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 23 octobre 2020. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/optique-images-optiques/