Précédent	Parent	Acceuil	Suivant

qu'est ce que l'optique ?

1- Petite définition :

On peut, semble-t-il, définir l’optique comme l’étude des moyens de transmission des informations par la lumière,

ces informations portant soit sur la forme, la luminosité, la couleur, la position d’objets dont on obtient des images, soit sur l’état de la matière qui émet, transmet ou absorbe cette lumière.

Mais ce dernier mot a pris aujourd’hui un sens bien plus large qu’autrefois, puisqu’il s’applique à une grande part du domaine des radiations électromagnétiques , qui va de certains rayons cosmiques jusqu’aux ondes de la radioélectricité. D’autre part, les ondes associées aux particules en mouvement rapide telles que des électrons peuvent être diffractées et aussi guidées selon les lois d’une « optique corpusculaire » très semblables à celles qui régissent les ondes lumineuses.

2- Historique :

Les études sur la formation des images et la nature de la lumière n’ont guère commencé qu’au XVIIe siècle, avec Newton, Huygens, Descartes. Elles ont été poursuivies par Young, Fresnel, Fizeau, Maxwell, plus récemment par Einstein, Louis de Broglie et bien d’autres grands physiciens.

Pour situer le vaste domaine de l’optique, il a paru nécessaire d’en indiquer d’abord les principaux aspects. Cette science a apporté une contribution fondamentale à notre connaissance du monde, notamment aux études de structure, à l’échelle de l’homme comme à celle de l’univers ou à celle des atomes.

Tout en jouant un rôle primordial en physique, elle est aussi, par ses applications, la servante des autres sciences et techniques. Ici, encore, bien des noms seraient à citer, depuis Dollond, Abbe, Niepce et Daguerre, les frères Lumière... jusqu’aux auteurs des développements en cours de l’optique non linéaire, des télécommunications optiques et des couches minces.

3- Les différentes parties de l'optique :

On peut demander aux images d’apparaître à l’œil plus grandes que l’objet, ou parfois plus lumineuses (c’est le cas de l’observation des étoiles), ou de faciliter la localisation de cet objet, ou encore d’agir sur un récepteur physique susceptible éventuellement de les enregistrer.

Toute classification des domaines de l’optique est en partie arbitraire et comporte de nombreux recouvrements.

L’optique énergétique  tient compte des puissances transportées par le rayonnement, de leur répartition spatiale et de leur action sur divers récepteurs  ;

l’optique physiologique  traite de la formation des images dans l’œil et de leur perception ;

l’ optique ondulatoire traite les phénomènes où interviennent la nature vibratoire de la lumière et sa propagation par ondes  : interférences, diffraction, polarisation. La forme la plus générale de l’optique ondulatoire est l’optique électromagnétique , qui exprime le champ électromagnétique de l’onde lumineuse à l’aide des équations de Maxwell. L’étude des longueurs d’onde et de la répartition spectrale des radiations composant une lumière ainsi que celle de leurs relations avec la nature et l’état physique des sources qui les émettent et des milieux qui les transmettent constituent la spectroscopie, qu’on tend aujourd’hui, en raison de son importance, à considérer comme une science distincte. La spectroscopie est étroitement liée à l’optique quantique.

 l’optique quantique,  envisage l’aspect corpusculaire de la lumière, dans ses échanges d’énergie avec la matière.

l’optique instrumentale : La conception et la construction des instruments d’optique font appel à des calculs sur les « marches de rayons » et sur l’influence de la diffraction, à des connaissances sur les matériaux optiques, à des mesures sur les défauts résiduels des images, sur les lumières parasites, etc. Selon son application, l’optique instrumentale  (on parle souvent de l’« optique » d’un instrument, par opposition à sa partie mécanique) est dite astronomique, microscopique, photographique, spectroscopique, métrologique ;

l’optique de lunetterie est la plus répandue de toutes.

4- Applications et développements  :

Il n’est guère de science ou de technique qui ne fasse appel aux moyens optiques pour des observations, des mesures, des reproductions, des transmissions.

Les lunettes de vision sont efficaces. Les lentilles de contact, désormais d’emploi courant, s’appliquent directement sur l’œil ;

elles sont pratiquement invisibles et permettent seules certaines corrections (mais on doit vérifier qu’ils n’altèrent en rien la cornée).

L’éclairagisme, qui s’intéresse aux propriétés lumineuses des sources et aux propriétés optiques des réflecteurs, réfracteurs et diffuseurs, sans exiger une précision extrême, a fait de grands progrès depuis un siècle. L’analyse spectrale rend de grands services en chimie, en métallurgie et en astronomie, celle-ci utilisant d’autre part des lunettes ou des télescopes pour concentrer le flux des étoiles, distinguer les détails du Soleil, des planètes, et même des nébuleuses, et repérer avec précision les directions, ce qui importe aussi en géodésie. De grands miroirs servent à recevoir des micro-ondes en radioastronomie, d’autres à capter l’énergie solaire, afin de fondre des matériaux très réfractaires ou de provoquer des réactions chimiques à de très hautes températures.

Les armées terrestre, maritime et aérienne utilisent les lumières visibles et la lumière infrarouge pour des observations et des signaux. Les ondes lumineuses peuvent être modulées pour la transmission de messages sonores. Les microscopes sont indispensables en cristallographie, en biologie et en médecine. Les divers instruments ophtalmologiques sont mieux connus et plus utilisés : les endoscopes, qui permettent de voir à l’intérieur de cavités dans un organisme ou une pièce mécanique, les photoélasticimètres qui, par l’observation en lumière polarisée d’une lame transparente soumise à des contraintes, servent à évaluer celles-ci.

Parmi les innombrables applications de la photographie et du cinéma, rappelons les enregistrements de phénomènes ultrarapides, les réalisations de cartes par

photogrammétrie, les reproductions très réduites pour circuits électroniques miniaturisés, les images très nettes, malgré la distance, prises par les engins spatiaux.

La photocomposition fournit, par des moyens optiques, des textes à imprimer. Inversement, la reconnaissance optique des caractères d’imprimerie sert à des contrôles de chèques et à des triages postaux. L’apparition à l’échelle industrielle de matériaux optiques non linéaires à réponse très rapide permet de profiter de la considérable capacité qu’a la lumière de transporter les informations : l’apparition de processeurs optiques ajoute un chapitre à l’informatique. Des comparaisons se rattachant aux filtrages et à l’holographie permettent l’identification d’idéogrammes chinois ou d’empreintes digitales ; des enregistrements minuscules constituent, pour les ordinateurs, des mémoires optiques à grande capacité.

Actuellement se développe une optique non linéaire  dont l’un des aspects est la grande concentration de puissance dans un petit volume, réalisée à l’aide d’un laser (jusqu’à cent millions de watts dans moins d’un centième de millimètre cube, pendant un milliardième de seconde) ; elle crée un champ électromagnétique comparable aux champs intra-atomiques. La matière peut ainsi être ionisée, ou encore répondre à l’excitation non plus suivant la loi habituelle de proportionnalité, qui se traduit notamment par les phénomènes de réfraction, mais suivant une loi plus complexe, d’où résulte la transformation de la radiation incidente en une autre de fréquence double, par exemple.

Des problèmes essentiels restent à résoudre, concernant, entre autres, le mécanisme des échanges d’énergie entre lumière et matière et le caractère probabiliste des phénomènes de propagation ; bien des nouveautés techniques doivent encore être attendues.

Haut de la page 

Pour me contacter :