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OPTIQUE Principes physiques

Matériaux optiques

L' optique instrumentale, fondée sur les calculs et les raisonnements de l'optique géométrique et de l'optique ondulatoire, doit tenir compte des propriétés et de l'utilisation des matériaux qu'elle emploie. On peut disposer de verres de compositions diverses, offrant une large gamme de réfringences et de dispersions, avec une transparence suffisante pour les radiations utilisées : certains, très dispersifs, absorbent notablement l'extrémité violette du spectre ; d'autres, bien transparents pour l'infrarouge, sont opaques pour la lumière visible. Ces verres doivent être soigneusement homogénéisés et stabilisés par un recuit et un refroidissement progressifs, qui peuvent demander des semaines. Leurs dilatations et leurs variations d'indices avec la température, leur résistance à l'abrasion et aux altérations chimiques interviennent dans leur choix.

Le nom de crown caractérise, en général, un silicate de calcium et de sodium ou potassium, celui de flint un silicate de potassium et de plomb ; les uns et les autres sont éventuellement additionnés d'anhydride borique ou phosphorique, de fluorures, de baryte, etc.

Le quartz cristallin ou fondu (silice amorphe) est précieux de par sa faible dilatation et surtout en raison de sa transparence pour certaines radiations ultraviolettes ou infrarouges. D'autres cristaux (sel gemme, fluorine, spath, etc.) rendent également de bons services : on élimine l'influence de leur biréfringence, lorsqu'elle existe, ou bien, au contraire, on utilise les effets de polarisation qui en résultent.

Les verres organiques sont des matières plastiques transparentes, légères, résistant aux chocs, mais généralement moins bien à l'abrasion ; la possibilité de les reproduire par moulage est avantageuse, et leur usage s'est développé en lunetterie. Mais leurs indices varient avec la température beaucoup plus que ceux des verres minéraux, ce qui en interdit l'emploi dans des systèmes à aberrations réduites.

Les lentilles et miroirs sphériques sont de beaucoup les plus employés, leur fabrication étant relativement aisée ; d'autres surfaces de révolution sont en usage depuis plus ou moins longtemps : paraboloïdes pour les télescopes et projecteurs, ellipsoïdes pour des condenseurs de lumière, tores pour certains verres de lunetterie. De nouvelles machines, capables de tailler en série de telles surfaces asphériques, ou d'autres à génératrices quelconques, ont été réalisées, et des calculs ont été développés pour que leur emploi simplifie certains systèmes tout en améliorant leur stigmatisme.

On doit encore classer, parmi les matériaux optiques, certains liquides très dispersifs (cinnamate d'éthyle, sulfure de carbone) qu'on enferme dans des prismes creux, pour les besoins de la spectroscopie. Rappelons aussi les métaux tels que l'aluminium, travaillés dans la masse ou déposés en couche de très faible épaisseur sur un support de verre ou de silice, taillé à la forme voulue, pour réaliser des miroirs, ou des réseaux de diffraction.

En déposant sur les surfaces optiques des couches de substances d'indices convenables et d'épaisseurs constantes de quelques dixmillièmes de millimètre, on peut éliminer en grande partie des lumières parasites résultant des réflexions multiples et améliorer en même temps la transparence des systèmes. On peut aussi, à l'aide d'autres couches minces, augmenter au contraire les facteurs de réflexion de miroirs ou réaliser des filtres ne transmettant que certaines longueurs d'onde. Cette application technique importante des interférences lumineuses couvre maintenant non seulement le domaine visible, mais l'infrarouge, l'ultraviolet et même le domaine des rayons X mous jusqu'à quelques nanomètres, ce qui permet d'espérer disposer[...]

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Écrit par

  • : directeur de recherche au C.N.R.S., Institut d'optique à Orsay
  • : directeur honoraire de l'Institut d'optique théorique et appliquée de Paris, professeur honoraire au Conservatoire national des arts et métiers
  • : professeur à l'université de Paris-XI et à l'École supérieure d'optique (E.S.O.), directeur adjoint de l'E.S.O., directeur du laboratoire d'expériences fondamentales en optique à l'Institut d'optique d'Orsay

. In Encyclopædia Universalis []. Disponible sur : (consulté le )

Médias

Principe de Fermat - crédits : Encyclopædia Universalis France

Principe de Fermat

Réfraction atmosphérique - crédits : Encyclopædia Universalis France

Réfraction atmosphérique

Mirage - crédits : Encyclopædia Universalis France

Mirage

Autres références

  • ASHKIN ARTHUR (1922-2020)

    • Écrit par Bernard PIRE
    • 1 271 mots
    • 1 média

    Le physicien américain Arthur Ashkin a reçu le prix Nobel de physique en 2018 pour ses « inventions révolutionnaires dans le domaine de la physique des lasers ».

    Né le 2 septembre 1922 à New York, au sein d’une famille d’origine juive ukrainienne, Ashkin a passé sa jeunesse dans le quartier...

  • BABINET THÉORÈME DE

    • Écrit par Josette CACHELOU
    • 164 mots

    Considérons une source lumineuse ponctuelle A dont un système optique donne une image ponctuelle A′. Limitons maintenant l'ouverture du système soit par un écran percé d'un petit trou T, soit par l'écran complémentaire E, c'est-à-dire ayant la forme du trou T. Autour de A′, dans une région normalement...

  • CHAMBRE NOIRE ou CHAMBRE OPTIQUE, reproduction graphique

    • Écrit par Jean RUDEL
    • 508 mots

    L'invention de la camera oscura (chambre obscure dite aussi chambre noire) comme moyen de reproduction d'une image et son exploitation perspective remonte à des temps très anciens. Déjà Aristote, dans ses Problematica avait fait remarquer que les rayons passant par une ouverture constituaient...

  • CINÉMASCOPE

    • Écrit par Victor BACHY
    • 240 mots

    Le premier des procédés de film large projeté sur grand écran qui ait connu un grand succès commercial (La Tunique, de H. Koster, 1953).

    Le Cinémascope est fondé sur un procédé optique très ancien, l'anamorphose, qui, par un jeu de miroirs et de lentilles, comprime l'image dans le sens vertical...

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Voir aussi