diff --git a/Optique/002-Optique Geometrique/Q002-021.md b/Optique/002-Optique Geometrique/Q002-021.md index 699b75b..ec90012 100644 --- a/Optique/002-Optique Geometrique/Q002-021.md +++ b/Optique/002-Optique Geometrique/Q002-021.md @@ -8,71 +8,27 @@ Une goutte de pluie de forme sphérique tombe en direction d’une feuille d’a ### Réponse -On obtient la matrice de transfert d’une surface diélectrique de rayon de courbure $R$ et d’indice (à droite), $n$ une propagation de $2R$ suivi d’une autre surface diélectrique de rayon de courbure et $-R$ d’indice (à gauche) $n​$. - -$$ -\Biggr[ -\begin{matrix} -1 & 0 \\ -\frac{1-n}{R} & n -\end{matrix} -\Biggl] - -\Biggr[ -\begin{matrix} -1 & 2R \\ -0 & 1 -\end{matrix} -\Biggl] - -\Biggr[ -\begin{matrix} -1 & 0 \\ -\frac{1-n}{n R} & \frac{1}{n} -\end{matrix} -\Biggl] - -= - -\left[ -\begin{matrix} - \frac{2(1-n)}{n}+1 & \frac{2R}{n} \\ - (n-1) \left[ \frac{2}{R} + \frac{2(n-1)}{n R} \right] & 1+ \frac{2(1-n)}{n } \\ -\end{matrix} -\right] -$$ - -$$ -\Biggr[ -\begin{matrix} -1 & 0 \\ -\frac{n-1}{R_2} & n -\end{matrix} -\Biggl] - -\Biggr[ -\begin{matrix} -1 & d \\ -0 & 1 -\end{matrix} -\Biggl] - -\Biggr[ -\begin{matrix} -1 & 0 \\ -\frac{1-n}{n R_1} & \frac{1}{n} -\end{matrix} -\Biggl] - -= - -\left[ -\begin{matrix} - \frac{d (1-n)}{n R_1}+1 & \frac{d}{n} \\ -- (n-1) \left[ \frac{1}{R_1}- \frac{1}{R_2} + \frac{d (n-1)}{n R_1 R_2} \right] & 1+ \frac{d (n-1)}{n R_2} \\ -\end{matrix} -\right] -$$ +On peut approximer grossièrement la goutte d'eau comme une lentille diélectrique épaisse. On a donc la matrice d'une lentille épaise + +$$\left(\begin{matrix}\frac{d(1-n)}{n R_1}+1&\frac{d}{n}\\-(n-1)\Big[\frac{1}{R_1}-\frac{1}{R_2}+\frac{d(n-1)}{nR_1 R_2}\Big]&1+\frac{d(n-1)}{nR_2}\end{matrix}\right)$$\\ + +Puisque les rayons du Soleil arrivent parallèlement sur la lentille, on sait qu'ils convergeront au foyer. Il faut donc que la feuille se trouve à une distance focale f du deuxième plan principal. f se trouve avec $f = -\frac{1}{C}$, soit : +\begin{equation} + \frac{1}{f} = (n-1)\Big[\frac{1}{R_1}-\frac{1}{R_2} + \frac{(n-1)d}{n R_1 R_2}\Big] +\end{equation} +où $R_1$ et $R_2$ sont égaux, mais de signe contraire. On a $R_1 = R$ et $R_2 = -R$. Aussi, $n = 1.33$ et $d = 2R$, puisque la goutte est sphérique. Alors la distance focale est : +\begin{equation} + \frac{1}{f} = (1.33-1)\Big[\frac{1}{R}-\frac{1}{-R}-\frac{(1.33-1)2R}{1.33R^2}\Big] = 0.33(\frac{2}{R}-\frac{0.5}{R}) = \frac{0.5}{R} +\end{equation} +Donc $f=2R$. Le deuxième plan principal est situé à : +\begin{equation} + L_{PP2} = \frac{1-A}{C} +\end{equation} +On a que $A = \frac{d(n-1)}{nR_1}+1$ et $C = -\frac{0.5}{R}$. Donc +\begin{equation} + L_{PP2} = \frac{1 - \frac{2R(0.33)}{1.33R}}{-\frac{0.5}{R}} = -\frac{0.5R}{0.5} = -R +\end{equation} + Le deuxième plan principal est donc au centre de la lentille, puisqu'il est égal à $-R$. On peut donc conclure et dire que la feuille doit être à une distance R du bord de la goutte d'eau.