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¯CA′−n2¯CA=n1−n2¯CS,γ=¯A′B′¯AB=¯CA′¯CA - Origine aux sommets (Descartes) :
n1¯SA−n2¯SA′=n1−n2¯SC,γ=¯A′B′¯AB=¯SA′¯SA(avec tan(i)≈i dans l’approximation de Gauss) - Origine aux foyers (Newton) :
¯FAׯF′A′=¯SFׯSF′=f×f′,γ=−f¯FA=¯F′A′f′
Formule de Lagrange-Helmholtz :
n1ׯAB×θ=n2ׯA′B′×θ′