virtuel

En optique, un foyer virtuel ou une image virtuelle est un point où les rayons lumineux semblent diverger, mais ils ne convergent jamais réellement à cet endroit. Lorsque vous regardez dans un miroir plan, vous voyez votre reflet apparaître derrière la vitre à égale distance de votre visage, mais aucune lumière ne se déplace réellement de cet espace vers votre œil. Au lieu de cela, la lumière rebondit sur le miroir et se propage vers l'extérieur comme si elle provenait de cette position arrière. C'est la caractéristique distinctive de l'optique virtuelle: la géométrie de l'origine apparente, et non la présence physique.

Les images virtuelles apparaissent lorsque la lumière se réfléchit ou se réfracte de manière à envoyer les rayons en divergence plutôt qu'en convergence. Un miroir plan produit toujours une image virtuelle, droite et de même taille. Un miroir concave vu de l'intérieur de sa distance focale produit également une image virtuelle et agrandie. Les lentilles et les miroirs divergents forment toujours des images virtuelles parce que leurs surfaces courbes courbent les rayons lumineux parallèles vers l'extérieur; l'œil d'un observateur reçoit ces rayons divergents et le cerveau calcule une source ponctuelle derrière la surface optique. Ces images virtuelles ne peuvent pas être projetées sur un écran car la lumière ne se rencontre jamais réellement à cette position.

Les images réelles se produisent lorsque les rayons lumineux convergent en un point réel dans l'espace; elles peuvent être projetées et capturées sur un film ou un capteur. Les images virtuelles sont des illusions d'optique créées par la divergence apparente des rayons. Dans une loupe (une simple lentille positive tenue près d'un objet), vous voyez une image virtuelle et agrandie. Éloignez la lentille et la lumière de l'objet converge pour former une image réelle qui peut être focalisée sur du papier. La transition entre ces modes dépend strictement de la position de l'objet par rapport à la distance focale, qu'il soit à l'intérieur ou à l'extérieur.

Le terme virtuel est entré dans le langage optique parce que ces images n'ont pas d'existence physique à leur emplacement apparent, mais elles obéissent aux lois mathématiques et peuvent être analysées avec les mêmes méthodes de traçage de rayons que les images réelles. Le lieu du foyer virtuel devient crucial dans la conception des instruments: les oculaires des télescopes et des microscopes créent délibérément des images virtuelles à l'infini ou au punctum proximum de l'œil, où le cerveau les interprète confortablement. Comprendre quelles surfaces contribuent aux foyers virtuels par rapport aux foyers réels est essentiel lors du calcul du grossissement, de l'aberration et du champ de vision dans tout système optique composé.

Dans les travaux d'imagerie, les points virtuels et les axes virtuels décrivent également des lignes et des plans théoriques qui ne correspondent pas à des surfaces physiques mais définissent la symétrie et les trajets des rayons d'un système. Les concepteurs optiques utilisent des objets virtuels et des diaphragmes virtuels pour modéliser les trajets lumineux à travers des lentilles épaisses ou des assemblages complexes où l'arrangement physique n'est pas intuitif. La reconnaissance de l'endroit où les images sont virtuelles assure un positionnement correct du capteur, une conception appropriée de l'oculaire et une interprétation précise des aberrations optiques.