Cet Applet Java a pour but de simuler le traçé d'un ou
plusieurs rayons lumneux, à travers un système optique
composé de dioptres et de lentilles. On peut faire varier tous
les paramètres en entrée, à savoir les
proriétés de la source, des lentilles, ainsi que des
dioptres.
La partie graphique de l'applet permet de faire des zooms + ou - sur
une partie bien déterminée du dessin, et ainsi de mettre
en évidence les phénomènes avec une meilleure
précision.
Voilà l'exemple d'un tracé de rayons lumineux qui
traversent un dioptre et une lentille :
Mise en route, Entrée des paramètres :
SOURCES :
Tout d'abord il convient de configurer les sources afin de se placer
dans les meilleures conditions de simulation possibles...
On précise les coordonnées de la source à l'aide
des champs x et y, on choisit le mode de la source, à savoir
source ponctuelle ( qui émet dans toutes les directions ) ou
bien source de rayons parallèles ( direction de propagation
unique ).
On choisit également le nombre de rayons à tracer,
l'espacement entre chaque ( en vue d'une meilleure lecture graqhique ),
et enfin la direction principale de la source, O° correspondant
à une source émettant suivant l'axe des x de gauche
à droite.
La fenêtre visualisation permet d'avoir un aperçu de la
source, c'est une aide très précieuse pour un
paramétrage optimal, et ceci permet de donner une idée de
la forme de la source.
Enfin, le bouton intitulé Chroma permet de préciser si
l'on souhaite une source de lumière monochromatique ou
polychromatique :
Lambda1 représente la longeur d'onde de la première onde
lumineuse, on peut en ajouter deux autres, soit à partir du menu
déroulant, soit en rentrant directement la valeur de la longueur
d'onde de lalumière étudiée. A noter la
possibilité de créer une transition entre lambda1 et
lambda2 ; dans ce cas il convient de préciser le nombre de
couleurs entre les deux longeuers d'onde.
Cliquer sur OK quand les paramètres sont rentrés.
Attention, pour que les paramètres de la ou les sources soient
enregistrés avec succés, il faut cliquer sur Appliquer.
Pour créer une nouvelle source, il suffit de cliquer sur
Nouvelle, de rentrer à nouveau les paramètres,
chaque source devant être de nouveau paramétrée,
sauf si on souhaite dupliquer le modèle existant, quand la
boîte de dialogue le propose.
Il faut ensuite de nouveau cliquer sur Appliquer pour sauvegarder les
paramètres.
Bien sûr, on peut supprimer une source, en la
sélectionnant et en cliquant sur Supprimer.
LENTILLES
Cet onglet permet de paramétrer la/les lentilles, qui sera
traversée par les rayons lumineux lors de la simulation.
Tout d'abord, il convient de préciser le Centre x, c'est
à dire l'abscisse du centre de la lentille, ainsi que le Rayon 1,
ces deux paramètres déterminent la position et la
courbure de la surface droite de la lentillec.
Ensuite, on entre la distance d, qui correspond à la distance
séparant les deux centres, puis le Rayon 2, ces deux
paramètres déterminent la position et la courbure de la
surface gauche de la lentille.
Ici aussi, la fenêtre de visualisation en haut à droite
permet de mieux repérer la signification des grandeurs
précédentes.
On a la possibilité de rentrer l'indice intérieur de la
lentille (n Int ), ainsi que celui extérieur (n Ext ). Ces
indices apparaissent automatiquement après sélection du
milieu. Par exemple on pourra choisir air/vide pour le milieu
extérieur et verre pour le milieu intérieur.
Pour sélectionner un milieu, cliquer sur Changer, il faut
ensuite entrer la valeur de No et de A, et à partir de ces deux
paramètres, l'indice N final sera calculé, car
d'après la formule déjà vue dans l'applet
réfraction, les indices des milieux dépendent de la
source lumineuse, par le phénomènes de dispersion :
On sélectionne le type de lentille en cliquant sur le
bouton contenent un petit image de la lentille :
et on peut choisir parmi 13 lentilles, soit convergentes, divergentes,
ou bien sans foyer.
Enfin, il suffit maintenant de sélectionner la hauteur de la
lentille, ce qui correspond en réalité, à la
distance entre l'axe et la partie supérieure de la lentille.
Attention, encore une fois, il faut cliquer sur Appliquer pour que les
paramètres soient sauvegardés !
Il y a possibilité d'ajouter plusieurs lentilles, en cliquant
sur Nouvelle, et en reprenant toutes les étapes de configuation
de la lentille, sauf si on souhaite dupliquer le modèle existant,
quand la boîte de dialogue le propose.
Pour supprimer une lentille, il suffit de la sélectionner et de
cliquer sur Supprimer.
DIOPTRES
Le dernier comosant à configurer avant l'execution de la
simulation est le ou les dioptres optiques.
Notons que le dioptres peut etre plan, ou bien etre convexe, il faut
bien distinguer les deux cas :
Dioptre plan :
On précise dans le champ Centre x le centre du dioptre, qui
correspond à l'intersection du dioptre avec l'axe des abscisses.
On indique 0 dans la case Rayon, on indique la hauteur ( longueur )du
dioptres, et dans le champ inclinaison on choisit un angle par rapport
à la normale à l'axe des x.
Dioptre sphérique :
Dans le cas d'un dioptre sphérique ( présentant un arc de
courbure ), on indique le Centre x du dioptre ( centre du rayon de
courbure ), le Rayon ( différent de 0 ! ), la hauteur du dioptre,
et on veillera bien à mettre O dans le champ inclinaison !
Pour les deux types de dioptre, on peut choisir les indices
correspondant, en cliquant sur changer, ensuite on choisit un milieu, et
les valeurs de No et A sont automatiquement fournies, ce qui donne
ensuite N final. Bien sûr, on peut imposer des valeurs
particulières de No et de A, dans le cas d'une étude de
nouveaux milieux.
Dans la fenêtre de visualisation qui apparait à droite de
l'écran, on peut avoir un aperçu du dioptre
configuré, bien utile pour avoir une idée du dioptre en
question.
Enfin, pour enregister les nouveaux paramètres, il suffit de
cliquer sur Appliquer.
Bien entendu, on peut ajouter d'autres dioptres pour la simulation,
toujours à l'aide du bouton Nouveau, chaque dioptre devant
être de nouveau paramétré, sauf si on souhaite
dupliquer le modèle existant, quand la boîte de dialogue
le propose.
Pour supprimer un dioptre, on utilise le bouton Supprimer.
SIMULATION, INTERFACE GRAPHIQUE :
Maintenant que tous les paramètres sont configurés, on
peut enfin procéder à la simulation du tracé
du ou des rayons lumineux.
A cet effet, l'onglet Scene a été créé :
Pour lancer le calcul de tracé, cliquer sur Calculer les rayons,
le logiciel affiche alors les résulats sur le graphe, en
ajustant l'échelle automatiquement pour une lecture optimale du
phénomène.
Comme en optique on a souvent besoin d'observer comment se comporte le
rayon lumineux en certains points précis du graphe, cette
interface grphique fournit à l'utilisateur quelques outils bien
pratiques, situés dans cette barre :
Le premier bouton permet par un cliquer-glisser, de translater le
graphe dans toutes les directions du dessin, pour mettre en
évidence les parties interessantes.
Le bouton ZOOM IN permet de grossir une partie du dessin : pour
l'utiliser, cliquer sur le centre de la zône à agrandir,
puis glisser la souris pour sélectionner la zône. La
zône sélectionnée apparaît alors sur toute la
zône de dessin.
Pour faire un ZOOM OUT , on sélectionne le bouton ZOOM OUT, et
on clique sur le centre de la zone dans laquelle la totalité du
dessin actuel sera redessiné, faisant donc apparaître les
parties qui étaient situées autour.
Note : Les coordonnées de la zône affichée à
l'écran apparaissent en bas du dessin.
Pour revenir à l'affichage par défaut du logiciel,
cliquer sur le bouton Restaurer la vue :
Enfin, pour une meilleure lecture graphique des rayons, on peut choisir
la couleur des rayons : réelle, foncée, ou bien noire.
Bien entendu, il est possible de changer un paramètre en
revenant dans les onglets correspondant, et ensuite relancer la
simulation, l'ensemble des autres paramètres étant
conservés.
