Un dioptre sphérique sépare un milieu transparent objet d’indice n1 d’un milieu transparent image d’indice n2. Il est caractérisé par son demi-angle d’ouverture α.

Pour construire une image, il faut respecter les caractéristiques suivantes :

  • C est sa propre image
  • Tout rayon issu de C n’est pas dévié
  • Un rayon parallèle à l’axe optique est réfracté en passant par le foyer image F’
  • Un rayon passant par le foyer objet F sera réfracté parallèle à l’axe optique

Un dioptre concave avec n1>n2 sera donc convergent (foyer image réel). Un dioptre concave avec n1<n2 sera divergent.

Un dioptre convexe avec n1>n2 sera donc divergent (foyer image virtuel). Un dioptre convexe avec n1<n2 sera convergent.

Les formules de conjugaison et de grandissement sont les suivantes (le sens positif est celui de la marche des rayons) :

  • Origine aux centres :
    n1¯CAn2¯CA=n1n2¯CS,γ=¯AB¯AB=¯CA¯CA
  • Origine aux sommets (Descartes) :
    n1¯SAn2¯SA=n1n2¯SC,γ=¯AB¯AB=¯SA¯SA(avec tan(i)i dans l’approximation de Gauss)
  • Origine aux foyers (Newton) :
    ¯FAׯFA=¯SFׯSF=f×f,γ=f¯FA=¯FAf

Formule de Lagrange-Helmholtz :
n1ׯAB×θ=n2ׯAB×θ