L'optique dans les instruments (traité EGEM)

Goure Jean-Pierre

Description

Les instruments jouent un rôle primordial dans l'avancée scientifique et technologique de notre époque. Aux côtés de l'électronique, de la mécanique et de l'informatique, l'optique occupe souvent une partie essentielle dans ces instruments, parfois mal connue.
Dans l'ouvrage L'optique dans les instruments, sont d'une part abordées les bases nécessaires à la compréhension des instruments et systèmes utilisant l'optique et d'autre part quelques exemples concrets de réalisation et de développement.
L'objectif est de permettre aux étudiants, aux scientifiques non spécialistes de l'optique de mieux comprendre la richesse des phénomènes physiques régissant ces instruments et de les utiliser de façon optimale. Dans ce but, les principes mis en œuvre sont rappelés ainsi que les aspects pratiques. La description des systèmes de prises de vue ainsi que les forts développement de la microscopie illustrent ensuite ces évolutions.
Ce livre sera suivi d'autres ouvrages consacrés aux applications dans différents domaines.

Commandeur des Palmes Académiques et Professeur émérite à l'Université de Saint-Étienne, Jean-Pierre GOURE a enseigné depuis 1961 l'optique et l'optoélectronique. Ses recherches consacrées à la spectroscopie, l'optoélectronique et les communications optiques ont conduit à 158 publications, 2 ouvrages, 25 contrats, 3 brevets. Il a encadré plus de 25 thèses, organisé des écoles d'été, des congrès nationaux et internationaux et assuré de nombreuses fonctions de direction au sein de l'université et du CNRS.
Avant-propos -Jean-Pierre GOURE. Chapitre 1. Optique et instruments. Chapitre 2. Formation des images. Chapitre 3. Rappels de photométrie-radiométrie. Chapitre 4. Sources lumineuses pour l'instrumentation optique. Chapitre 5. Colorimétrie. Chapitre 6. Bases pour l'analyse d'image. Chapitre 7. Les optiques de prise de vue - définition, réalisation, applications. Chapitre 8. L'optique pour la prise de vue en bas niveau de lumière. Chapitre 9. Du microscope classique au microscope à effet tunnel. Index.

Sujets

• Physique
• Optique

Informations

• Publié par: Hermès - Editions Lavoisier
• Date de parution: 14 février 2011
• Nombre de lectures: 57
• EAN13: 9782746240070
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 7 Mo

Extrait

L’optique dans les instruments




































© LAVOISIER, 2011
LAVOISIER
11, rue Lavoisier
75008 Paris

www.hermes-science.com
www.lavoisier.fr

ISBN 978-2-7462-1917-5


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d’identification et sont des marques de leurs détenteurs respectifs.


Printed and bound in England by Antony Rowe Ltd, Chippenham, February 2011.





L’optique

dans les instruments

généralités












sous la direction de

Jean-Pierre Goure
















Il a été tiré de cet ouvrage
25 exemplaires hors commerce réservés
aux membres du comité scientifique,
aux auteurs et à l’éditeur
numérotés de 1 à 25 L’optique dans les instruments
sous la direction de Jean-Pierre Goure
fait partie de la série OPTOÉLECTRONIQUE
dirigée par Jean-Pierre Goure


TRAITE EGEM
ELECTRONIQUE – GENIE ELECTRIQUE – MICROSYSTEMES

Le traité Electronique, Génie Electrique, Microsystèmes répond au besoin de
disposer d’un ensemble de connaissances, méthodes et outils nécessaires à la
maîtrise de la conception, de la fabrication et de l’utilisation des composants,
circuits et systèmes utilisant l’électricité, l’optique et l’électronique comme
support.

Conçu et organisé dans un souci de relier étroitement les fondements
physiques et les méthodes théoriques au caractère industriel des disciplines
traitées, ce traité constitue un état de l’art structuré autour des quatre grands
domaines suivants :
Electronique et microélectronique
Optoélectronique
Génie électrique
Microsystèmes

Chaque ouvrage développe aussi bien les aspects fondamentaux
qu’expérimentaux du domaine qu’il étudie. Une classification des différents
articles contenus dans chacun, une bibliographie et un index détaillé
orientent le lecteur vers ses points d’intérêt immédiats : celui-ci dispose ainsi
d’un guide pour ses réflexions ou pour ses choix.

Les savoirs, théories et méthodes rassemblés dans chaque ouvrage ont été
choisis pour leur pertinence dans l’avancée des connaissances ou pour la
qualité des résultats obtenus.



















Liste des auteurs


Gérard CORBASSON Thierry LEPINE
Pôle Optique Rhône Alpes Institut d’optique
Saint-Etienne Saint-Etienne

Jacques DEBIZE Jean-Louis MEYZONNETTE
Thalès Angénieux Institut d’optique
Saint-Heand Campus Polytechnique
Palaiseau
Eric DINET
Laboratoire Hubert Curien Joël ROLLIN
Université Jean Monnet Thalès Angénieux
Saint-Etienne Saint-Heand

Henri GAGNAIRE Michel SPAJER
Laboratoire Hubert Curien Institut Femto-ST
Université Jean Monnet Laboratoire P.M. Duffieux
Saint-Etienne Université de Franche-Comté
Besançon
Jean-Pierre GOURE
Laboratoire Hubert Curien Isabelle VERRIER
Université Jean Monnet Laboratoire Hubert Curien
Saint-Etienne Université Jean Monnet
Saint-Etienne
Michel JOURLIN
Laboratoire Hubert Curien
Université Jean Monnet
Saint-Etienne


Table des matières
Avant-propos ....................................... 17
Jean-Pierre GOURE
Chapitre 1. Optique et instruments ......................... 19
Jean-Pierre GOURE
1.1. Introduction.................................... 19
1.2. Les medias et les communications optiques................. 20
1.3. Les instruments destinés à former des images ............... 21
1.3.1. Les instruments classiques de prise d’images ............ 21
1.3.2. Voir de plus en plus loin ......................... 22
1.3.3. Voir et mesurer des objets de plus en plus petits ........... 22
1.3.4. Améliorer l’image ............................ 23
1.4. L’optique dans les procédés industriels ................... 24
1.4.1. Métrologie et contrôle de fabrication ................. 24
1.4.2. Le contrôle des processus ........................ 26
1.4.3. Transformation de la matière et façonnage des matériaux ..... 26
1.5. L’optique et le secteur médical27
1.6. La recherche ................................... 27
1.7. Les éléments de base d’un instrument .................... 28
1.8. Bibliographie30
Chapitre 2. Formation des images .......................... 31
Henri GAGNAIRE
2.1. Introduction à l’optique............................. 32
2.2. Etude d’un système centré dans les conditions de Gauss ......... 36
2.2.1. Eléments cardinaux d’un système centré ............... 37



















10 L’optique dans les instruments

2.2.2. Autre forme de la relation de Lagrange-Helmoltz .......... 39
2.2.3. Points nodaux ............................... 40
2.2.4. Relation entre les distances focales objet et image – vergence . . 41
2.2.5. Relations de conjugaison de Descartes et de Newton ........ 42
2.2.6. Grandissement longitudinal ....................... 44
2.2.7. Association de systèmes centrés .................... 45
2.2.7.1. Vergence de l’association ..................... 46
2.2.7.2. Position du point principal image H’ par rapport à H’ ... 462
2.2.7.3. Formules dans l’espace objet ................... 47
2.2.7.4. Position des foyers ......................... 47
2.2.8. Dioptre sphérique ............................. 47
2.2.8.1. Plans principaux .......................... 48
2.2.8.2. Vergence............................... 48
2.2.8.3. Relation de conjugaison ...................... 48
2.2.9. Lentille ................................... 48
2.3. Généralités sur les instruments d’optique .................. 49
2.3.1. Introduction ................................ 49
2.3.2. Grandeur de l’image ........................... 49
2.3.2.1. Instruments objectifs........................ 49
2.3.2.2. Instruments subjectifs ....................... 50
2.3.3. Champ ................................... 52
2.3.3.1. Diaphragme d’ouverture – pupilles ............... 53
2.3.3.2. Diaphragme de champ – lucarnes ................ 54
2.3.4. Conclusion ................................. 56
2.4. Aberrations géométriques57
2.4.1. Introduction ................................ 57
2.4.2. Relation entre aberration de front d’onde et aberration
transverse de rayons ............................... 58
2.4.3. Les différents types d’aberration .................... 59
2.4.4. Les aberrations de Seidel ........................ 61
2.4.4.1. Aberration de sphéricité ...................... 61
2.4.4.2. Coma64
2.4.4.3. Astigmatisme ............................ 66
2.4.4.4. Courbure de champ68
2.4.4.5. Distorsion .............................. 69
2.4.5. Conclusion ................................. 70
2.5. Aberrations chromatiques ........................... 71
2.5.1. Introduction ................................ 71
2.5.2. Quelques définitions ........................... 72
2.5.2.1. Aberration chromatique axiale (ACA) ............. 72
2.5.2.2. Aberration chromatique latérale (ACL)73
































Table des matières 11

2.5.2.3. Achromatisme apparent – spectre secondaire ......... 73
2.5.3. Achromatisme apparent des doublets ................. 74
2.5.3.1. Doublet non collé.......................... 74
2.5.3.2. Doublet collé ............................ 75
2.6. Conclusion .................................... 75
2.7. Bibliographie ................................... 75
Chapitre 3. Rappels de photométrie-radiométrie ................ 77
Jean-Louis MEYZONNETTE
3.1. Introduction : rôle de la photométrie-radiométrie ............. 77
3.2. Les principales grandeurs d’un rayonnement optique ........... 78
3.2.1. Flux (F)78
3.2.2. Angle solide (Ω) ............................. 79
3.2.3. Intensité (I)................................. 81
3.2.4. Etendue géométrique (G) ........................ 82
3.2.5. Luminance (L), exitance (M) ...................... 84
3.2.5.1. Luminance (L) ........................... 84
3.2.5.2. Exitance M ............................. 84
3.2.6. Eclairement E ............................... 84
3.2.7. Spectre ................................... 85
3.2.8. Unités radiométriques .......................... 87
3.3. Relations entre les grandeurs radiométriques d’un rayonnement .... 88
3.3.1. Relations générales entre grandeurs géométriques ......... 88
3.3.1.1. Flux et intensité88
3.3.1.2. Flux et luminance ......................... 88
3.3.1.3. Luminance et intensité....................... 89
3.3.1.4. Eclairement (ou exitance) créé dans un plan
par un rayonnement de luminance L ................... 90
3.3.1.5. Eclairement E d’un plan sous éclairage dirigé
d’intensité I : loi de Bouguer ........................ 91
3.3.2. Cas particulier des rayonnements à luminance uniforme...... 92
3.3.2.1. Définition .............................. 92
3.3.2.2. Intensité ............................... 92
3.3.2.3. Flux .................................. 93
3.3.2.4. Etendue géométrique d’un faisceau défini
par un diaphragme plan et un cône de révolution autour
de la normale au diaphragme ........................ 93
3.3.2.5. Exemples de sources à luminance uniforme .......... 95
3