Pupille d'entrée et de sortie [Qualités d'un instrument]

Pupille d'entrée et de sortie

Comme le faisceau^[1] utile est le faisceau de plus grande étendue passant à l'intérieur de tous les diaphragmes pouvant limiter ce faisceau il existe en particulier un diaphragme \(D_O\) appelé diaphragme d'ouverture qui limite au maximum le faisceau.

Pour déterminer ces diaphragmes nous utiliserons des diaphragmes fictifs que nous appellerons pupilles de telle sorte qu'à chaque diaphragme nous fassions correspondre une pupille objet \(P\) qui sera l'image^[2] de \(D\) donnée dans l'espace objet^[3] par la partie du système qui est située en avant de \(D\). Nous ferons de même correspondre à chaque diaphragme \(D\) une pupille image \(P'\) qui est dans l'espace image^[4] l'image de \(D\) donnée par la partie du système optique^[5] située en arrière de \(D\). Les pupilles objet \(P\) et image \(P'\) seront donc conjuguées à travers le système centré.

La pupille objet qui est vue depuis \(A\) sous le plus petit angle est la pupille d'entrée \(P_O\) : elle correspond au diaphragme d'ouverture \(D_O\). La pupille objet \(P_O\) ne laisse passer à travers le système que les rayons intérieurs à \(P_O\) : en effet à l'intérieur du système, les rayons extérieurs à \(P_O\) seront arrêtés par le diaphragme \(D_O\).

De même à chaque diaphragme \(D\) correspondra dans l'espace image du système une pupille image \(P'\) : \(P'_O\) qui est l'image de \(D_O\) dans l'espace image est appelée pupille de sortie ; elle est conjuguée de \(P_O\) à travers tout le système centré.

Les rayons des pupilles d'entrée et de sortie d'un système centré sont vus respectivement des points objetet image sous les angles \(u\) et \(u'\) qui définissent le faisceau utile dans les espaces objet et image (si l'un des points objet ou image est à l'infini ou les deux, la pupille est celle dont le rayon est le plus petit).

Le diaphragme d'ouverture peut être confondu avec l'une des pupilles : en particulier lorsque la pupille de l'oeil est pupille de sortie, alors le diaphragme d'ouverture est confondu avec la pupille de l'oeil.

Notes

Faisceau Lumineux
Un faisceau lumineux est constitué d'un ensemble de rayons.
Il peut être :
- parallèle si les rayons qui le constituent sont parallèles,
- convergent si les rayons qui le constituent, convergent vers un même point
- divergent si les rayons qui le constituent, semblent provenir d'un même point.
Remarque :
Un faisceau convergent devient un faisceau divergent après passage par le point de convergence.
Image
On appelle image d'un objet par un système optique, l'ensemble des images des points de l'objet.
On appelle image d'un point, la zone de convergence des rayons, après traversée du système optique (image réelle) ou la zone d'où les rayons semblent provenir (image virtuelle). Lorsque cette zone se réduit à un point, le système est dit stigmatique.
En pratique, l'image ressemble à l'objet (sinon le système ne présente pas d'intérêt), elle peut être
- agrandie : plus grande que l'objet ( |grandissement| >1) ;
- rapetissée : plus petite que l'objet ( |grandissement| <1) ;
- droite : dans le même sens que l'objet (grandissement >0) ;
- renversée : dans le sens contraire à l'objet (grandissement <0) ;
- déformée : un système qui déforme parce qu'il n'a pas le même grandissement dans différentes directions provoque une anamorphose (ex : glace déformante) ;
- floue
Espace Objet
Espace Objet Réel
L'espace objet réel s'étend en deçà de la face d'entrée du système optique. Un objet situé dans cet espace hachuré est réel : les rayons passent vraiment par le point A.
Espace Objet Virtuel
L'espace objet virtuel s'étend au delà de la face d'entrée du système optique. Un objet situé dans cet espace grisé est virtuel : c'est le prolongement des rayons en aval de la face d'entrée, qui convergent au point A.
Espace Image
Espace Image Réelle
L'espace image réel s'étend au delà de la face de sortie du système optique. Une image située dans cet espace hachuré est réelle. Les rayons y convergent en des points image. L'image réelle peut être observée directement ou bien recueillie sur un écran.
Espace Image Virtuelle
L'espace image virtuel s'étend en deçà de la face de sortie du système optique. Une image située dans cet espace grisé est virtuelle. C'est le prolongement des rayons en amont de la face de sortie, qui semblent venir des points image, une image virtuelle ne peut pas être recueillie sur un écran.
Système Optique
Un système optique est constitué d'un ensemble de lentilles, de miroirs, et plus généralement de milieux transparents et homogènes, séparés par des dioptres.
Un système optique est dit centré lorsqu'il présente un axe de révolution : l'axe principal.
Un système optique est dit dioptrique s'il est essentiellement constitué de milieux transparents, sans aucun miroir, sinon c'est un système catadioptrique (avec miroir).
Remarque :
Un dioptre plan ou un dioptre sphérique, qui sépare deux milieux transparents et homogènes d'indices absolus de réfraction différents, s'il transmet la lumière, en réfléchit aussi une partie. Dans l'atelier-schéma, les réflexions sont négligées. Dans les systèmes réels, ont est amené à antiréfléchir les surfaces dioptriques pour limiter les pertes par réflexion.