foyer

En optique, le foyer est le point où les rayons lumineux parallèles, après avoir traversé une lentille ou s'être réfléchis sur un miroir courbe, convergent en un seul point. Cette convergence crée une image nette. La distance entre la surface de la lentille ou du miroir et le point focal est appelée la distance focale, mesurée en millimètres ou en centimètres selon le système optique. Pour une lentille convexe simple, la distance focale est déterminée par le rayon de courbure de ses surfaces et l'indice de réfraction du verre ou du plastique utilisé.

Les systèmes optiques réels ont deux foyers principaux, un de chaque côté, bien qu'une lentille ne projette une image qu'à un seul foyer lorsque la lumière se déplace dans une seule direction. Rapprocher ou éloigner un objet d'une lentille modifie l'endroit où son image se forme, c'est pourquoi les objectifs d'appareil photo sont dotés de mécanismes de mise au point : tourner la bague de mise au point déplace physiquement l'élément de la lentille pour ajuster l'endroit où la lumière incidente converge sur le capteur ou le film. En microscopie, le bouton de mise au point fine permet un réglage vertical de quelques micromètres seulement pour placer le plan de l'échantillon exactement au niveau du plan de l'image.

Aberrations et limites pratiques

Les lentilles imparfaites ne focalisent pas tous les rayons en un point parfait. L'aberration sphérique se produit lorsque les rayons passant par le bord d'une lentille convergent à une distance différente de ceux passant près du centre. L'aberration chromatique se produit parce que différentes longueurs d'onde se réfractent à des angles légèrement différents, de sorte que la lumière rouge et bleue se focalisent à des distances différentes. Ces aberrations limitent la netteté et le contraste de l'image finale et sont corrigées par une conception soignée des lentilles, utilisant plusieurs éléments de lentille et des types de verre spécialisés.

En photographie et en microscopie, la profondeur de champ fait référence à la plage de distances d'objets qui apparaissent suffisamment nettes lorsque l'appareil photo ou le microscope est mis au point à une distance particulière. Fermer le diaphragme (réduire son diamètre) augmente la profondeur de champ, même si moins de lumière atteint le capteur. Ce compromis entre la collecte de lumière et la netteté est essentiel à la conception optique et à l'utilisation quotidienne des équipements d'imagerie.

Le terme foyer vient du mot latin désignant le foyer ou la cheminée, faisant référence au point où la lumière ou la chaleur concentrée se rassemble. Les premiers expérimentateurs avec des miroirs courbes ont remarqué que la lumière du soleil réfléchie par un miroir parabolique allumait le petit bois placé au foyer, c'est pourquoi le mot persiste en optique moderne malgré son origine ancienne.