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image

(latin imago, -inis)

Construction des images
Construction des images

Représentation d'un objet matériel donnée par un système optique.

OPTIQUE

Images réelle et virtuelle

On appelle image d'un point A le point A' où se rencontrent, après passage par la lentille, tous les rayons lumineux issus du point A. Lorsque les rayons issus de la lentille se coupent au point A', l'image est dite réelle. Les objectifs d'appareils photo forment des images réelles : c'est la concentration de lumière à l'emplacement des images réelles qui impressionne la pellicule. Au contraire, lorsque, à la sortie de la lentille, les rayons semblent provenir d'un point A' situé sur le prolongement imaginaire des rayons, on dit que l'image est virtuelle : les loupes, les verres de lunettes forment des images virtuelles, dont le cristallin donne ensuite une image réelle située sur la rétine.

Netteté d’une image optique

Pour qu'une image soit nette, il faut qu'à un point objet corresponde un point image, et non une tache : le système est alors dit stigmatique. Cela est très difficile à réaliser, et même impossible dans le cas d'objets de grandes dimensions. Cependant, on obtient un résultat satisfaisant lorsque les conditions de Gauss sont satisfaites, c'est-à-dire lorsque les rayons lumineux font un angle faible avec l'axe optique, ainsi qu'avec les normales aux surfaces optiques.

Construction géométrique des images

D'un objet plan, schématisé par un segment AB, la lentille donne une image A'B' dont il est possible de déterminer graphiquement la position et les dimensions (on suppose les conditions de Gauss réalisées même si, pour la commodité du tracé, certains points sont un peu éloignés de l'axe principal).

Nous considérerons seulement le cas des lentilles minces (lentilles dont l’épaisseur est faible par rapport aux rayons de courbures de leurs faces). La construction repose sur les constatations suivantes : un rayon lumineux incident parallèle à l'axe est réfracté en direction du foyer image ; un rayon passant par le centre de la lentille n'est pas dévié ; un rayon incident passant par le foyer objet sort de la lentille parallèlement à l'axe optique.

Cas d'une lentille mince convergente

On choisit le point A sur l'axe optique de la lentille et AB perpendiculaire à cet axe. L'image cherchée est un segment A'B', également perpendiculaire à l'axe optique et parfaitement déterminé si l'on connaît l'image B' du point B. Pour construire B', on choisit deux rayons particuliers du faisceau issu de B ; par exemple, on peut utiliser le rayon incident passant par le foyer objet F (qui émerge parallèlement à l'axe optique) et le rayon passant par le centre optique O (qui n'est pas dévié). L'intersection des deux rayons émergents est l'image B' cherchée : tous les rayons passant par B passent par B' après traversée de la lentille. Selon la position de l'objet, l'image est réelle ou virtuelle.

Cas d'une lentille mince divergente

On opère de la même façon que pour les lentilles convergentes : on utilise deux rayons particuliers issus du point B ; l'un passant par O et l'autre par F, par exemple. Le premier n'est pas dévié ; au second correspond un rayon émergent parallèle à l'axe optique. L'intersection de ces deux rayons est le point B' cherché. L'image d'un objet réel est toujours virtuelle.

Utilisations d’images issues d’autres domaines que le visible

L'image d'un objet peut être formée ou transmise par des rayonnements autres que la lumière visible (rayonnements X ou γ, faisceaux électroniques, ultrasons, etc.). Les informations portées par ces rayonnements peuvent être converties en une forme visible, par exemple par projection sur un écran ordinaire ou sur un écran de radar ou de télévision. Les signaux représentatifs d'une image peuvent, en outre, subir certaines opérations comme une mise en mémoire, une conversion sous forme numérique, pour faciliter leur transmission ou leur traitement par ordinateur. L'holographie permet de reconstituer des objets en trois dimensions.