CHAPITRE
Plan
1Conditions de visibilité d’un objet (SPC)
A) Approche historique
- théorie de l’émission :
- une entité invisible émise par l’œil capte l’image d’un objet
- défendue par plusieurs scientifiques de l’Antiquité (Euclide, Ptolémée, etc.)
- théorie de l’intromission :
- des rayons de lumière provenant d’un objet parviennent à l’œil
- apportée par le scientifique perse Alhazen au XIe siècle
- complétée par Kepler et Descartes : un objet éclairé émet des rayons lumineux se croisant dans l’œil et formant une image inversée sur la rétine (théorie actuelle de la vision)
- théorie de l’émission :
B) Les lentilles minces
- lentilles convergentes :
- plus épaisses au centre qu’au bord (vue en coupe)
- font converger un faisceau de rayons parallèles à l’axe optique et incident (qui arrive) sur la lentille en F′
- caractérisées par leur vergence positive notée C et exprimée en dioptries (δ) :
C=f′1 avec C, la vergence en δ, f′, la distance focale en mètres (m)
- lentilles divergentes :
- plus épaisses au bord qu’au centre (vue en coupe)
- font diverger un faisceau de rayons parallèles incident sur la lentille
- caractérisées par leur vergence C négative
- règles de construction de l’image A′B′ d’un objet AB parallèle à la lentille (A sur l’axe optique et B en dehors) à travers une lentille convergente :
- le rayon issu de B et passant par le centre optique O n’est pas dévié
- le rayon issu de B et parallèle à l’axe optique émerge de la lentille en passant par le foyer image F′
- le rayon issu de B et passant par le foyer objet F émerge de la lentille parallèle à l’axe optique
- B′ formé à l’intersection de tous ces rayons (A′ projeté orthogonal de B′ sur l’axe optique)
Transition : l’œil est assimilé à une lentille convergente et à un écran. Il s’adapte à la position des objets pour former une image nette sur la rétine.- lentilles convergentes :
2L’œil : une lentille adaptative
A) Anatomie et modèle de l’œil réduit (SVT + SPC)
- la lumière traverse les parties transparentes de l’œil, de l’avant vers l’arrière :
- cornée (couche protectrice)
- humeur aqueuse
- cristallin (opacifié en cas de cataracte)
- humeur vitrée
- elle atteint la rétine :
- où se forme l’image (cf. chapitre 2)
- prolongée par le nerf optique, qui transmet ensuite au cerveau (cf. chapitre 3)
- pour permettre l’étude et la compréhension des mécanismes optiques de l’œil, on utilise le modèle équivalent suivant :
- cristallin ↔ lentille convergente
- pupille ↔ diaphragme
- rétine ↔ écran
- la lumière traverse les parties transparentes de l’œil, de l’avant vers l’arrière :
B) Fonctionnement de l’œil emmétrope (normal ou sans défaut) (SPC)
- accommodation :
- mise au point réalisée par l’œil pour obtenir une image nette inversée sur la rétine d’objets situés à différentes distances
- modification de la vergence du cristallin grâce aux muscles ciliaires (en bombant plus ou moins le cristallin)
- punctum proximum (PP) :
- point le plus proche qu’un œil peut voir net en accommodant
- situé environ à 25 cm
- punctum remotum (PR) :
- point le plus éloigné qu’un œil peut voir net sans accommoder (œil au repos)
- situé à l’infini
- accommodation :
C) Les défauts de l’œil et leur correction (SPC)
- hypermétropie :
- œil en accommodation permanente
- cristallin insuffisamment convergent ↔ image formée après la rétine
- corrigée à l’aide d’une lentille convergente placée devant l’œil (lunettes ou lentilles de contact) pour former l’image sur la rétine
- myopie :
- œil ne voyant pas nettement les objets lointains
- cristallin trop convergent ↔ image formée avant la rétine
- corrigée à l’aide d’une lentille divergente placée devant l’œil (lunettes ou lentilles de contact) pour former l’image sur la rétine
- presbytie :
- altération de la vision proche uniquement
- perte d'élasticité du cristallin (due au vieillissement) ↔ diminution de sa convergence
- corrigée à l’aide d’une lentille convergente placée devant l’œil (lunettes ou lentilles de contact) pour former l’image sur la rétine
- tous les défauts peuvent être corrigés à l’aide de la chirurgie correctrice
Bilan : l’œil humain a la capacité de voir les objets très proches comme infiniment lointains grâce à la nature adaptative de son système optique. Il est assimilé à une lentille convergente qui peut avoir des défauts auxquels on peut remédier à l’aide de la médecine.- hypermétropie :
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