Beamlines: Eléments de Front Ends et d'Optics

Description

Cette séance de cours couvre les éléments de base de la théorie de l'optique, de l'optique d'onde, du disque Airy, des limites à la démagnification, de la construction de Huygens, de la diffraction des bords et des limites à la lumière focalisée. Il traite également de la performance des lentilles dans les transformations de Fourier et fournit des exemples de diffraction des bords par réfraction.

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Séances de cours associées (47)

Concepts associés (35)

Optique

L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, de son comportement et de ses propriétés, du rayonnement électromagnétique à la vision en passant par les systèmes utilisant ou émettant de la lumière. Du fait de ses propriétés ondulatoires, le domaine de la lumière peut couvrir le lointain UV jusqu'au lointain IR en passant par les longueurs d'onde visibles. Ces propriétés recouvrent alors le domaine des ondes radio, micro-ondes, des rayons X et des radiations électromagnétiques.

Optique physique

L'optique physique ou optique ondulatoire est la discipline qui étudie la lumière en la considérant comme étant une onde électromagnétique. L'optique ondulatoire s'attache plus particulièrement aux phénomènes affectant les ondes, comme les interférences et la diffraction. La lumière pour aller d'un point à un autre se propage avec une vitesse déterminée. La lumière en un point donné sera l'addition cohérente ou incohérente du champ électromagnétique en ce point à l'instant t.

Histoire de l'optique

vignette|upright=2|400px|La connaissance progressive des caractéristiques du spectre lumineux, avec les raies de Fraunhofer, marque la transition d'une optique géométrique, vers une optique en lien avec la matière, l'atome et l'univers|alt=Une bande de couleur allant du violet sombre à gauche au rouge sombre à droite, des traits noirs la barrent en divers endroits. L'histoire de l'optique est une partie de l'histoire des sciences. Le terme optique vient du grec ancien τα ὀπτικά.

Optique géométrique

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.

Tache d'Airy

La tache d'Airy est la figure de diffraction résultant de la traversée d'un trou circulaire par la lumière. On parle de tache d'Airy dans le cas des systèmes optiques pour qualifier la meilleure image possible d'un point source par ce système. Un système dont la réponse impulsionnelle donne une tache d'Airy est dit limité par la diffraction. Le nom de cette figure provient de George Biddell Airy (1801-1892), un scientifique anglais qui découvrit et décrivit le phénomène en 1835 dans On the Diffraction of an Object-glass with Circular Aperture.