Chemin optique

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Le chemin optique est un outil de l'optique géométrique et ondulatoire.

Dans un milieu homogène, le chemin optique entre deux points A et B est défini comme la distance AB parcourue par un rayon lumineux multipliée par l’indice de réfraction que le rayon a rencontré lors de son trajet.

Cette grandeur a la dimension d'une distance, et plus précisément c'est la distance qu'aurait parcourue la lumière dans le vide pendant la durée qu'elle met à effectuer le trajet dans le milieu donné.

En effet :

${\displaystyle {\mathcal {L}}_{AB}=n\,AB={\frac {\mathrm {c} }{v}}\,AB=\mathrm {c} t,}$

où

• ${\displaystyle {\mathcal {L}}_{AB}}$ est le chemin optique entre les points A et B ;
• n est l'indice de réfraction du milieu homogène ;
• c est la vitesse de la lumière dans le vide ;
• v est la vitesse de la lumière dans le milieu joignant les points A et B ;
• t est le temps du trajet de la lumière entre A et B à la vitesse v.

Le principe de Fermat énonce que les trajets empruntés par la lumière pour aller d'un point à un autre ont un chemin optique «stationnaire» au sens du calcul des variations. Le plus souvent, ceci correspond au fait que la lumière va d'un point à un autre par le trajet le plus rapide. Les exceptions correspondent par exemple au chemin de la lumière d'un point à un autre via une réflexion sur un miroir concave.