Les appareils optiques utilisent généralement les miroirs et les lentilles pour obtenir un grossissement de l’objet à observer. La plupart du temps, une combinaison de plusieurs lentilles, de plusieurs miroirs ou encore un mélange de lentilles et de miroirs est utilisée et ce, pour avoir un agrandissement maximal.
Dans le cas où l’on utilise des appareils optiques à plusieurs lentilles, des noms particuliers sont attribués aux lentilles en fonction de leur position.
L’oculaire, tout comme l’objectif, peut être formé d’une ou de plusieurs lentilles.
L’oculaire représente la lentille ou le système de lentilles placées près de l’œil.
L’objectif représente la lentille ou le système de lentilles placées en direction de l’objet à observer.
La loupe est un appareil optique qui permet d'obtenir une image agrandie d'un objet.
Une loupe utilise les propriétés de la lentille convexe, soit un système convergent. Lorsque la distance entre la lentille et l'objet est plus petite que la longueur focale (|d_{o} < l_{f}|), une image virtuelle plus grande que l'objet est obtenue.
La loupe est utilisée dans de nombreux domaines. Entre autres, il est utilisé pour vérifier la qualité des minéraux ramassés dans les mines.
La lunette est un appareil optique composé de lentilles permettant, entre autres, de corriger des défauts de vision.
Les défauts de l'oeil peuvent être corrigés en utilisant différentes lentilles selon le trouble à corriger.
La myopie est un défaut de la vision dans lequel une personne ne perçoit pas une image claire des objets éloignés. En utilisant une lentille divergente, les rayons lumineux pourront être dirigés directement vers la rétine.
L'appareil photo est un appareil optique permettant de capter une image d'un objet réel.
Lorsqu'on clique sur le bouton déclencheur de l'appareil photo, un obturateur présent dans le boîtier permet à la lumière qui passe dans l'objectif (l'équivalent du cristallin dans l'oeil) de se rendre jusqu'au capteur, ce qui permettra d'obtenir une image nette. Pour déterminer quelle quantité de lumière va passer, un diaphragme permettra de contrôler la quantité de lumière, agissant comme l'iris de l'oeil.
Le choix de la lentille ou des lentilles utilisées dans l'objectif est déterminant. En prenant un système de lentilles ayant une longueur focale plus grande, le grossissement obtenu sera plus important, mais le champ de vision sera plus petit. Toutefois, un système de lentilles ayant une longueur focale plus petite produira un grossissement plus petit, mais un champ de vision plus grand.
Les jumelles sont un appareil optique grossissant permettant d'observer des objets à distance.
Une jumelle est composée de deux lunettes symétriques montées en parallèle. La lumière entre dans les jumelles par les objectifs (formés par des systèmes de lentilles produisant un ensemble convergent). L'image observée dans la jumelle est grossie à travers des oculaires, qui agissent comme des loupes.
Dans l'image ci-dessous, on représente le rayon lumineux par un pointillé. L'élément 1 représente l'objectif, les éléments 2 et 3 représentent des prismes permettant le déplacement de la lumière et l'élément 4 représente un oculaire.
Un télescope est un appareil optique permettant de capter la lumière, de l'augmenter en plus d'augmenter la taille apparente des objets à observer. Il permet, entre autres, d'apercevoir des objets célestes ponctuels difficilement perceptibles ou invisibles à l'œil nu.
Il existe différents types de télescopes. Le premier, basé sur les travaux de Galilée, est représenté dans la première image de cette fiche. Ce télescope est composé d’un objectif (une lentille convexe) et d'un oculaire, une lentille concave. Les rayons de lumière qui arrivent de l'espace passent au début dans l'objectif. Puisque cette lentille est convergente, les rayons lumineux auront tendance à se rapprocher et à focaliser vers un seul point, le foyer. Toutefois, avant d'atteindre le foyer, l'oculaire fait diverger les rayons de manière à les rendre parallèles aux yeux afin de permettre une vision plus claire et plus nette de l'objet. Pour ce faire, l’oculaire doit être placé entre l’objectif et le foyer de ce dernier, ce qui fait en sorte que l’image n’est donc pas inversée.
Toutefois, un autre scientifique, Kepler, a travaillé sur le modèle de Galilée en modifiant la lentille divergente pour mettre une lentille convergente. De plus, il a déplacé cette lentille derrière le foyer de l'objectif. Ainsi, les rayons lumineux qui passent dans ce type de télescope convergent en passant par la première lentille, se croisent au foyer et ensuite être réfractés parallèlement en passant dans la deuxième lentille.
Le microscope est un appareil optique composé d'un objectif et d'un oculaire qui permet de grossir l'image d'un objet de petite dimension pour qu'il soit perceptible pour l'œil humain.
Un microscope est composé, un peu comme les autres appareils optiques, d'un oculaire et d'un objectif. L'objectif est placé très près de l'objet à observer de manière à ce qui l'image soit nettement agrandie. Pour ce faire, une lentille convergente ayant une très petite longueur focale doit être utilisée. Ensuite, les rayons lumineux se rendent jusqu'à l'oculaire, qui agrandit davantage la lumière en agissant comme une loupe. L'image obtenue sera donc virtuelle et inversée.
