Voir la source de Point cardinal (optique)

{{homonyme|Cardinal}}
{{confusion|Point cardinal}}
{{Amalgame sémantique|issus de l'optique et de la photographie|[[point nodal]]|[[centre optique]]|[[Pupille (optique)|pupille d'entrée]]}}
[[Fichier:Cardinal-points-1.svg|vignette|upright=1.25|Schéma des points focaux objet et image pour une lentille épaisse avec les plans principaux P et P' interceptant l'axe optique. EFL est l'acronyme de ''{{lang|en|Effective Focal Length}}''<ref group=N>En français : Longueur Focale Effective.</ref>, la focale étant déterminée comme <math>\overline{FV}=\overline{V'F'}</math><ref group=N>BFL pour ''{{lang|en|Back Focal Length}}'' et FFL pour ''{{lang|en|Front Focal Length}}'' indiqués sur le schéma correspondent respectivement à la « focale arrière » ou « tirage », distance entre le dernier sommet optique du système et le point focal image, et au la « focale avant », distance entre le point focal objet et le premier sommet de la première optique du système.</ref>. La notation V est utilisée ici car on regarde dans le plan vertical. On utiliserai H dans le plan horizontal.]]
[[Fichier:Cardinal-points-2.svg|vignette|upright=1.25|Points nodaux N et N' pour lesquels le grandissement angulaire est de 1.]]

En [[optique géométrique]] paraxiale, c'est-à-dire dans le domaine délimité par l'[[approximation de Gauss]], les '''points cardinaux''' sont un ensemble de points dont la connaissance permet la détermination complète des propriétés d'un [[système optique]] qui n'est pas [[système afocal|afocal]]. Plus généralement on parle d'éléments cardinaux pour l'ensemble de points, droites et plans dont les caractéristiques permettent de déterminer le trajet des rayons lumineux au travers d'un système optique, et la conjugaison objet-image par celui-ci<ref name="baland p249">{{harvsp|Balland|2007|p=249-250}}</ref>.

== éléments cardinaux ==
Les points cardinaux usuels sont les suivants<ref name="baland p279">{{harvsp|Balland|2007|p=279}}</ref> qui sont tous situés sur l'axe optique<ref>{{google livres|Ad5G1HWtDRgC|page=46|Springer Handbook of Lasers and Optics, p.46}}</ref> :
* les [[foyer (optique)|foyers]]<ref name="baland p249"/> notés F et F',
* les [[point principal|points principaux]] qui résultent de l'intersection des plans principaux avec l'axe optique<ref name="baland p252">{{harvsp|Balland|2007|p=252}}</ref>, notés H et H' en référence à ''{{lang|de|Hauptpunkte}}'' la dénomination donnée par Gauss à ces points particuliers<ref name="baland p253">{{harvsp|Balland|2007|p=253}}</ref>,
* les [[point nodal|points nodaux]]<ref name="baland p271">{{harvsp|Balland|2007|p=271}}</ref>.

Les plans cardinaux :
* les plans focaux sont les plans composés des points conjugués à un point à l'infini, l'approximation de Gauss fait que ces conjugués se situent dans un plan perpendiculaire à l'axe optique<ref name="baland p249"/>,
* les [[Plan principal|plans principaux]] sont deux plans conjugués par le système dont le [[grandissement]] transversal est de 1<ref name="baland p252"/>, à noter que tout point appartenant à un plan principal est un point principal<ref name="finet p93">{{google livres|qSw_AAAAQBAJ|page=93|Optique de Fourier: Théorie métaxiale et fractionnaire, Pierre Pellat-Finet, p. 93}}</ref>.

== Propriétés ==
Dans le cadre de l'optique de Gauss, il suffit de ces trois couples de points pour décrire un système optique centré<ref name="baland p249"/>. Par convention, le schéma canonique d'un système centré est réalisé pour un système convergent et comprend au minimum les foyers F et F' et les plans principaux avec leurs points respectifs H et H'<ref name="finet p84">{{google livres|qSw_AAAAQBAJ|page=84|Optique de Fourier: Théorie métaxiale et fractionnaire, Pierre Pellat-Finet, p. 84}}</ref>. Les points nodaux sont souvent mis à part ou laissés de côtés du fait que dans le cas où l'[[indice de réfraction]] de l'espace objet est le même que celui de l'espace image, points principaux et points nodaux sont confondus<ref>{{google livres|Ad5G1HWtDRgC|page=50|Springer Handbook of Lasers and Optics, p.50}}</ref>

Les points cardinaux existent aussi dans le domaine de l'[[optique électronique]], régissant les lentilles électroniques comme les lentilles optiques classiques<ref name="optélec">{{google livres|XiwsAAAAIAAJ|page=49|Optique électronique, Pierre Grivet, p49}}</ref> lorsque l'on suppose que l'espace objet et l'espace image ont un champ nul et sont à distance finie du champ réfractif ; ces conditions sont en réalité impossibles à remplir et l'existence de ces points ne peut survenir que lorsque le champ réfractif décroit en intensité de manière suffisamment rapide et que l'on utilise les [[asymptote]]s aux rayons plutôt que les rayons eux-mêmes<ref name="electron optic p75">{{google livres|DEg7AAAAIAAJ|page=75|Static and dynamic electron optic, p75}}</ref>. Dans le cas réel où l'espace objet et image sont baignés d'un champ réfractif encore intense et donc où les rayons sont des courbes, Glaser a défini des points cardinaux dit « osculatifs »<ref group=N>En anglais ''{{lang|en|osculating cardinal points}}'', l'[[wikt:osculation|osculation]] étant un terme de géométrie caractérisant le contact entre deux courbes ou surfaces.</ref> définit par rapport à deux surfaces de références conjuguées et à des rayons fictifs représentant les tangentes aux rayons réels à leurs intersections respectives avec les plans de référence<ref name="electron optic p76">{{google livres|DEg7AAAAIAAJ|page=76|Static and dynamic electron optic, p76}}</ref> ; pour certains types et formes de champs, dont un [[champ magnétique]] en [[courbe en cloche|cloche]] ces points ne varient pas en fonction de la position des plans de références<ref name="electron optic p77">{{google livres|DEg7AAAAIAAJ|page=77|Static and dynamic electron optic, p77}}</ref>.

== Autres points particuliers ==
Il existe d'autres points parfois appelés cardinaux ou « points particuliers » d'un système optique<ref name="baland p279"/>{{,}}<ref name="finet p84"/> :
* les [[point antiprincipal|points antiprincipaux]],
* les [[point antinodal|antinodaux]],
* le [[point de Bravais]] ou point double.

== Instrumentation et éléments optiques usuels ==

== Notes et références ==
{{Références|colonnes=2}}
* '''Notes'''
{{Références|group=N}}

== Sources ==
* {{Ouvrage|prénom1=Bernard|nom1=Balland|titre=Optique géométrique|sous-titre=Imagerie et instruments|éditeur=Presses polytechniques universitaires romandes|année=2007|lire en ligne={{google livres|jzYBzhD2sdwC}}|pages totales=860}}

{{Portail|Optique}}

[[Catégorie:Optique géométrique]]