L’intervention en optique des principes de la thermodynamique. Entropie et néguentropie en optique

The principles of thermodynamics intervening in optics. Entropy and neguentropy in optics

Université Pierre et Marie Curie, Laboratoire personnel agréé, 95 Bd. Jourdan F 75014 Paris, France.

Résumé

Après avoir fait le point des données à partir desquelles on peut examiner comment l’optique ressortit aux principes de la thermodynamique, il est montré dans cet article de quelle manière les processus d’optique instrumentale, même non absorbants, créent de l’entropie (dont on calcule les expressions) par une double cause d’irréversibilité : la limitation d’ouverture des systèmes et l’augmentation de l’étendue optique globale par suite d’aberrations dont au moins la diffraction est inévitable. On propose d’exprimer l’énergie rayonnante selon le produit d’un facteur de tension par un facteur d’extensité. Une notion d’enthalpie optique est définie. On détermine les conditions limites d’un cycle optique isentropique. On découvre que les systèmes les plus aptes á limiter les créations d’entropie sont certains miroirs coniques et pyramidaux optimisés.

On étudie ensuite la néguentropie en optique, liée aux transferts d’information. On montre qu’elle est inhérente à l’usage de l’énergie rayonnante qui est orientée même lorsqu’elle est incohérente. Son rôle s’accroît par l’usage de rayonnement cohérent, au moins spatialement (traitements de l’information) ; puis temporellement : les sources comme les lasers constituent des processus néguentropiques “dissipatifs” types.

Abstract

After having settled data from which we can examine how optics belongs to the principles of thermodynamics, we show off in this article how the processes of instrumental optics creates entropy through a double case of irreversibility : the limited aperture of optic systems and the increasing of the whole optical extent by the way of aberrations of which diffraction at least is compulsory. The radiant energy may be set up as the result of a tension factor on a extensive factor. An enthalpy optic notion is then defined. The ultimate conditions of an iso-entropic optic cycle is brought up. The most qualified systems to reduce entropic productions are the most optimum conical and pyramidal mirrors.

The neguentropy in optics, in relation with information transfers is afterwards considered. It is the caracterisation of the use of radiant energy which is directed even when it is not coherent. Its part is increased by use of coherent radiation, at least spatially coherent (treatment of information). Light sources as well as lasers repesent the type of “dissipative processes”.