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Optique de base, détection du rayonnement électromagnétique et reproduction des couleurs
Participants
10
Durée
3 jours
Formation pour
entreprise



Cible
Toute personne concernée par l’optique moderne

Objectifs

Les objectifs de la formation sont les suivants :

Optique de base (1 jour)

  • Acquérir les notions de base de l'optique
  • Pouvoir communiquer dans le domaine de l’optique
  • Savoir utiliser les instruments optiques courants et connaître leur mode de fonctionnement (lunettes, microscopes, …)
  • Concevoir et mettre en place un montage optique simple

Détection par l’œil humain et reproduction des couleurs (1 jour)

  • Acquérir les notions de base de radiométrie et de photométrie visuelle
  • Comprendre et maîtriser le principe de la "trichromie" et les synthèses additive et soustractive
  • Acquérir les notions de base de l’éclairage et de température de couleur

Détection par capteurs optiques (1 jour)

  • Acquérir les notions de base relatives aux propriétés du spectre électromagnétique, aux grandeurs et unités radiométriques et photométriques
  • Connaître les principales propriétés d’un détecteur
  • Comprendre les différents composants d’un capteur optique et ses performances et limitations
  • Utiliser au mieux les détecteurs de lumière
  • Comprendre le fonctionnement d’un intensificateur de lumière et des appareils de vision nocturne

Prérequis

Les prérequis sont les suivants :

Optique de base (jour 1) : pas de prérequis
Détection du rayonnement optique (jours 2 et 3) : connaissance de l’optique de base


Programme

La formation s’organise en 3 parties/3 jours :

  • Optique de base
  • Détection par l’œil humain et reproduction des couleurs
  • Détection par capteurs optiques

La formation sera organisée sur trois jours mais il est néanmoins possible de s’inscrire à chaque partie séparément.

Jour 1 : Optique de base (Lieu: Technifutur)

Introduction

  • Évolution des idées
    • Antiquité au XXe siècle … de l’optique géométrique à l’optique ondulatoire
    • Début du XXe siècle … la révolution quantique, avènement de la photonique

Optique géométrique (sur base d'expériences pratiques)

  • Propagation rectiligne de la lumière
  • Réflexion de la lumière
    • Lois de la réflexion
    • Miroirs plans (expérience, images réelle et virtuelle, simple construction d'une image)
    • Miroirs sphériques (convexes et concaves – aberration sphérique – simple construction d'une image)
    • Miroirs paraboliques (généralités, utilités)
  • Réfraction de la lumière
    • Lois de la réfraction (expériences – indices de réfraction – formules – réflexion totale –applications)
    • Lames à faces parallèles (constats – marche d'un rayon lumineux – déplacement)
    • Prismes (constats – marche d'un rayon lumineux – prisme à réflexion totale)
    • Lentilles convergentes et divergentes (types de lentilles – marche de quelques rayons lumineux particuliers – construction des images)
    • Fibres optiques (principes, types de fibres, performances, applications…)
  • Instruments d'optique (notions élémentaires en introduction, représentations schématiques et utilités):
    • L'œil (description, accommodation, défauts de l'œil, vision binoculaire, pouvoir séparateur, irradiation et persistance rétinienne…)
    • Lunettes astronomique, terrestre, de Galilée, à prismes
    • Télescope
    • Collimateur
    • Microscope
    • Appareils de projection
    • Stéréoscope

Optique ondulatoire

  • Ondes lumineuses
    • Nature ondulatoire de la lumière
    • Théorie des ondes électromagnétiques
    • Polarisation de la lumière
    • Interférences lumineuses
    • Diffraction (mise en évidence du phénomène)
    • Pouvoir séparateur de l'œil
    • Eléments de spectroscopie
  • Dispersion de la lumière
    • Le spectre
    • Décomposition de la lumière par réfraction (prisme, arc-en-ciel…)
    • Décomposition de la lumière par diffraction (fente(s), réseaux…)
  • Radiométrie - Photométrie
    • Unités radiométriques et photométriques
    • Lois de la photométrie
    • Eléments de colorimétrie
  • Applications
    • Spectroscope
    • Interféromètre de Michelson

Photonique

Un ou plusieurs des thèmes suivants pourra être développé, au choix des candidats (lors de l'inscription ou en début de formation):

  • LASER
  • Hologrammes
  • Capteurs
  • Écrans

 
Jour 2 : Détection par l’œil humain et reproduction des couleurs (Lieu: UCL)

Qu’est-ce qu’une couleur, comment l’œil combine-t-il des signaux photoniques reçus pour générer l’information colorimétrique, pourquoi et comment trois indices, deux paramètres chromatiques et un paramètre photométrique, permettent-ils de quantifier et reproduire cette perception ? Des compositions spectrales différentes peuvent donner la même impression colorée.
La formation portera sur la physique et la physiologie de la vision humaine. Outre la question de la formation de l’image sur la rétine, ses limites en termes de résolution et ses défauts classiques, la formation portera principalement sur la question de la​ vue des couleurs.
Les applications sont très courantes et multiples : projection, écrans, teintures, tubes luminescents, LEDs…

Fondements - Apports de Newton

Information photo-visuelle perçue par l'œil

  • L'œil : composants et capteurs
  • Traitement de l'information "couleurs"

Notions de radiométrie et de photométrie visuelle

  • Spectre visible
  • Visions diurne et nocturne
  • La couleur n'est pas une grandeur physique !

Principe de la "trichromie"

  • Lois de Grassmann
  • Systèmes colorimétriques
    • Composants et coefficients trichromatiques
    • Systèmes RGB / rgb et XYZ / xyz
    • Diagrammes de chrominance

Synthèses additive et soustractive

  • Exemples
  • Capteurs - émetteurs - écrans

Eclairage et température de couleur

  • Origine / production des couleurs
  • Interaction lumière - matière : absorption, émission, ...
  • Réfraction, interférence, diffraction, diffusion, ...
  • Système alternatif de Munsel
  • Exemples de formats de compression des couleurs

Démonstrations

  • Synthèse additive des couleurs par projection
  • Utilisation d’un spectrophotomètre portable
    • Coordonnées trichromatiques CIE (1931, 1960, 1970)
    • Analyse spectrale de LEDs (problème du « bleu »)
    • Analyse spectrale de diodes laser
  •  Couleurs structurelles artificielles
    • Description
    • Démonstration

 

Jour 3 : Détection par capteurs optiques (Lieu: Centre Spatial de Liège)

Un capteur optique est un dispositif capable de détecter l’intensité ou la longueur d’onde des photons. Ils sont utilisés afin de détecter un grand nombre de phénomènes comme l’intensité lumineuse, la chaleur, la présence ou la couleur. Ils permettent également d’acquérir des informations numériques transmises par des fibres optiques ou des images.

Introduction

  • Rappel sur les principales propriétés du spectre électromagnétique
  • Rappel sur les grandeurs et unités radiométriques et photométriques
  • Effet photoélectrique

Œil : un système complexe de détection

Principales propriétés d’un détecteur

  • Principes physiques de la détection
  • Classification des détecteurs
  • Caractéristiques métrologiques des détecteurs (Variabilité dans les mesures, calibration, fonction de transfert, hystérèse, fiabilité, saturation, pouvoir de résolution, linéarité, reproductibilité des mesures, temp mort, …)
  • Composants optiques des capteurs

Détecteurs de la lumière

  • Capteurs passifs (photorésistances)
  • Capteurs quantiques (photodiodes, phototransistors, cellules photovoltaïques, capteurs CCD)
  • Détecteurs à fibre optique - transmission par fibre et principes de détection lumineuse (mesure de l’intensité, méthodes interférométriques, mesure de la longueur d’onde, … )

Appareils de vision nocturne et intensificateurs d’imagerie

  • Détecteurs en imagerie thermique
  • Thermocouples
  • Thermopiles
  • Capteurs pyroélectriques
  • Bolomètres
  • Capteurs infra-rouges actifs

Démonstrations

Planning
entreprise

du 05/05/2020 au 14/05/2020

Contact

Laurent Girs

Chargé relations entreprises

Tel: 04 382 44 51

laurent.girs@technifutur.be



Sandrine Vanaubel

Coordinatrice

Tel: 04 382 45 04

sandrine.vanaubel@technifutur.be