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OptGéo

 

Logiciel de simulation d'optique géométrique à deux dimensions

 

 

Windows: processeur Pentium ou meilleur ; MS Windows 95, 98, 2000, ME, NT

3.51 ou plus récent ; mémoire vive RAM de 16 Mo ; lecteur de CD-ROM ; carte

 

 

 

logiciel libre téléchargeable

Ce logiciel gratuit de simulation d'optique géométrique est téléchargeable depuis la page:

http://jeanmarie.biansan.free.fr/logiciel.html

Auteur : Jean-Marie Biansan

Physique PC Lycée Lapérouse ALBI

mailto:jeanmarie.biansan@free.fr

 

Présentation

Après avoir choisi les dimensions de son espace de travail, on dépose sur celui-ci des miroirs (plans, sphériques, paraboliques, hyperboliques, elliptiques), des lentilles (minces ou épaisses), des volumes réfractant (sphères, prismes, lames, polyèdres), des éléments divers (écrans, diaphragmes, lames semi-réfléchissantes), ainsi que des sources (ponctuelles réelles, ponctuelles virtuelles, ondes planes, rayons uniques). Optgéo trace les rayons lumineux., en utilisant les lois de Descartes.

On peut aussi, dans certains cas, tracer des surfaces d'onde. Le répertoire "exemples" contient un certain nombre de simulations toutes faites. Un élément optique est repéré par au moins 2 points. Les opérations de mise en place se font à l'aide de la souris. A partir de l'instant où un élément a été déposé sur le plan de travail il est possible de le déplacer en translation ou en rotation, de modifier certaines de ses propriétés, de le dupliquer ou de le supprimer. On peut demander à ce que les normales aux dioptres et aux miroirs soient affichées, que les angles d'incidence et de réfraction soient affichés. On peut utiliser une grille pour le repérage des points et/ou leur saisie. Le logiciel dispose de toutes les possibilités de Windows.

 

1) Les sources lumineuses

 

Rayon unique

Il est défini par les points 1 et 2.
Source ponctuelle (réelle ou virtuelle)

Elle est définie par les points S, 1 et 2, et par le nombre de rayons lumineux composant le faisceau. L'ordre des points 1 et 2 n'est pas indifférent: les rayons sont émis entre S-1 et S-2 dans le sens trigo direct

Onde plane

Elle est définie par les points 1, 2 et D, et par le nombre de rayons lumineux composant le faisceau

2) Miroirs

Miroir plan

Il est défini par les points 1 et 2. L'ordre de ces points est important, car il définit quelle est la face réfléchissante, l'autre étant absorbante, comme sur l'image

Miroirs sphériques convexe idéal, concave idéal, convexe réel, concave réel

ou

Il est défini par les points 1 et 2 et le foyer F (ou la focale f'). L'ordre des points 1 et 2 est important, car il définit quelle est la face réfléchissante, l'autre étant absorbante, comme sur l'image.

Miroirs sphériques convexe réel, concave réel

ou

concave ou convexe). Il est défini par les points 1 et 2 et le centre de courbure C (ou le rayon de courbure R). L'ordre des points 1 et 2 est important, car il définit quelle est la face réfléchissante, l'autre étant absorbante, comme sur l'image

Miroir parabolique, elliptique, ou hyperbolique(concave ou convexe)

Il est défini par les points 1 et 2 (extrémités du miroir), le foyer F, et le sommet S.

Lame semi-réfléchissante

Elle est définie par les points 1 et 2.

3) Régions réfractantes

 
Lentille mince paraxiale

ou

Elle est définie par les points 1 et 2 et le foyer F (ou F', peu importe) (ou la focale f').

Lentille quelconque

C'est le milieu compris entre deux portions de sphère; il faut se donner les sommets S1 et S2 des deux faces de la lentille, et les centres de courbure C1 et C2 de ces faces (ou les rayons de courbure R1 et R2); et les indices de réfraction. Et le diamètre D de la lentille.

Sphère réfractante

Elle est définie par le centre C, le rayon R, et les indices de réfraction

Polygone réfractant (dont: prisme, lame à faces parallèles, etc...)

Il est défini par les sommets 1, 2, 3..., et par les indices de réfraction. Le polygone doit être connexe (il ne doit pas y avoir d'intersection entre cotés non consécutifs); le logiciel vérifie cette condition de connexité

Polycercle réfractant

Il est défini par les sommets 1, 2, 3..., le caractère segment ou arc de cercle de chaque coté, et le sommet (ou le rayon de courbure) du coté si c'est un arc de cercle; et par les indices de réfraction. Il ne doit pas y avoir d'intersection entre cotés non consécutifs; attention, le logiciel ne fait pas la vérification, et peut planter si vous ne respectez pas cette condition

4) Surfaces absorbantes ou transparentes

 

 
Ecran

Diaphragme à iris

Le bandeau de travail

Quelques exemples réalisés avec Optgéo

Lunette astronomique

Fibre optique

 

Michelson

Cette simulation montre qu'on perd une partie du flux lumineux incident, renvoyé dans le volume d'entrée du Michelson.

En général, on ne fait pas figurer ces rayons "perdus".

Prisme

 

Télescope de type Newton

 

Le miroir primaire est sphérique, de focale 400mm

Le miroir secondaire est plan est à 45° de l'axe du télescope.

L'oculaire a son plan focal objet tangent au tube du télescope.

La distance entre le foyer du miroir primaire et le centre du miroir secondaire est égale au rayon du tube du télescope.

On envoie un faisceau de lumière parallèle faisant un angle petit avec l'axe du télescope.

En passant en zoom x10, on vérifie que les rayons émergents sont parallèles entre eux: l'œil peut observer sans accommoder

 

WINTHER JEAN