L'optique de Fourier (du nom de Joseph Fourier), est un domaine de l'optique ondulatoire se basant sur la notion de transformée de Fourier.
L'optique ondulatoire utilise principalement le principe de Huygens-Fresnel pour aboutir à des résultats comme celui des fentes de Young, ou de la tache d'Airy. Ces calculs sont relativement compliqués, et pour les simplifier, il est possible de se placer dans le cadre de certaines approximations. Par exemple, la diffraction de Fraunhofer suppose que l'on observe la figure de diffraction à très grande distance de l'objet diffractant.
Ces approximations permettent de faire apparaître la transformée de Fourier dans la formule de diffraction :
où :
est l'éclairement aux coordonnées ,
désigne la transformée de Fourier,
est l'amplitude de l'onde incidente,
est le facteur de transmission,
est la longueur d'onde de l'onde incidente,
et et sont appelées les fréquences spatiales.
droite|cadre|Figure de diffraction obtenue dans les conditions de Fraunhofer pour une ouverture carrée. On reconnaît un sinus cardinal bidimensionnel.
La formule précédente permet d'obtenir le résultat suivant : une onde plane en incidence normale sur un objet, formera, à l'infini sa transformée de Fourier. Plus précisément, elle forme la transformée de Fourier du facteur de transmission de l'objet.
En effet, pour une onde plane en incidence normale, l'amplitude est homogène dans le plan d'incidence, ce qui permet de la sortir de la transformée de Fourier. Il reste ainsi : .
Une des conséquences principales peut se trouver dans l'exemple d'un appareil photographique. Le diaphragme du système optique agit comme une surface diffractante et l'image d'un point est la transformée de Fourier de cet élément.
Un tel système optique est dit limité par la diffraction et agit comme un filtre vis-à-vis des fréquences spatiales de la scène photographiée. L'optique de Fourier permet donc de comprendre que quelle que soit la qualité de l'optique, il est impossible de photographier les fréquences spatiales trop élevées.
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L’optique géométrique est une branche de l'optique qui s'appuie notamment sur le modèle du rayon lumineux. Cette approche simple permet entre autres des constructions géométriques d’images, d’où son nom. Elle constitue l'outil le plus flexible et le plus efficace pour traiter les systèmes dioptriques et catadioptriques. Elle permet ainsi d'expliquer la formation des images. L'optique géométrique (la première théorie optique formulée) se trouve validée a posteriori par l'optique ondulatoire, en faisant l'approximation que tous les éléments utilisés sont de grande dimension devant la longueur d'onde de la lumière.
vignette|La grande nébuleuse d'Orion est un classique chez les astrophotographes. thumb|La nébuleuse du Cœur (IC1805) L'astrophotographie, souvent appelée simplement astrophoto (AP), est une discipline de l'astronomie et de la photographie qui consiste à photographier des objets célestes. La première photographie connue de la Lune date des années 1840. Il faut toutefois attendre la fin du pour que les développements des techniques photographiques permettent les photographies d'étoiles.
La polarisation est une propriété qu'ont les ondes vectorielles (ondes qui peuvent osciller selon plus d'une orientation) de présenter une répartition privilégiée de l'orientation des vibrations qui les composent. Les ondes électromagnétiques, telles que la lumière, ou les ondes gravitationnelles ont ainsi des propriétés de polarisation. Les ondes mécaniques transverses dans les solides peuvent aussi être polarisées. Cependant, les ondes longitudinales (telles que les ondes sonores) ne sont pas concernées.
Le principe de Huygens-Fresnel est une théorie ondulatoire (Fresnel disait vibratoire) de la lumière exposée par Augustin Fresnel dans son Mémoire sur la diffraction de la lumière soumis à l'Académie des Sciences de Paris en 1818. Dans ce mémoire, Fresnel a exploité les concepts exposés en 1690 par Christian Huygens dans son Traité de la lumière (chaque point du front d'onde est source d'ondelettes sphériques secondaires) et les a complétés avec le principe des interférences pour expliquer les phénomènes de propagation, diffraction et d'interférences lumineuses.
Le front d'onde ou la surface d'onde est une surface d'égale phase d'une onde, c'est-à-dire que ces points ont mis le même temps de parcours depuis la source. Le concept est utilisé pour décrire la propagation des ondes comme le son ou le rayonnement électromagnétique (lumière, onde radio, etc.). Dans un milieu homogène et isotrope, dans lequel les ondes se propagent sans déformation, on distingue deux types d'ondes particulières selon que les fronts d'ondes sont des sphères (onde sphérique) ou des plans (onde plane).
In physics, a ripple tank is a shallow glass tank of water used to demonstrate the basic properties of waves. It is a specialized form of a wave tank. The ripple tank is usually illuminated from above, so that the light shines through the water. Some small ripple tanks fit onto the top of an overhead projector, i.e. they are illuminated from below. The ripples on the water show up as shadows on the screen underneath the tank. All the basic properties of waves, including reflection, refraction, interference and diffraction, can be demonstrated.
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