Les mécanismes optiques de l’œil Chapitre 2 Les mécanismes optiques de l’œil

À copier dans le cahier Mots-clés accommodation distance focale :œil emmétrope œil myope œil hypermétrope Presbytie punctum proximum punctum remotum vergence

Lentille convergente faisceau parallèle faisceau convergent

Lentille convergente schéma simplifié et symbole de la lentille convergente

Lentille divergente faisceau parallèle faisceau divergent

Lentille divergente schéma simplifié et symbole de la lentille divergente

Les éléments caractéristiques d’une lentille convergente À copier dans le cahier paragraphe 1 Les éléments caractéristiques d’une lentille convergente

À copier dans le cahier Voir page 1- schéma 1

Page 1 -schéma 1 la lentille convergente L

Page 1 -schéma 1 L’axe optique de la lentille de la lentille convergente x x'

Page 1 -schéma 1 Le centre optique de la lentille convergente x x' O

Page 1 -schéma 1 Le foyer de la lentille convergente x x' O F’

Page 1 -schéma 1 Objet AB B x x' O A F’

Distance focale La lentille est caractérisée par sa distance focale OF’ exprimée en mètre symbole m : C’est la distance de centre optique O au foyer F ’ Voir la page 1- schéma 1 la mesure est : OF’ = 3 cm résultat de la mesure exprimée en mètre OF’ = 3 × 10 -2 m À copier dans le cahier

On définit la grandeur inverse de la distance focale À copier dans le cahier Vergence On définit la grandeur inverse de la distance focale notée C tel que C = 1/OF’ appelée vergence et exprimée en dioptrie symbole δ Attention la distance focale doit être exprimée en mètre pour que le vergence soit en dioptrie ! C = ( 1/ (3 × 10 -2 )) = (100/3) = +33,3 δ

Image donnée par une lentille mince convergente À copier dans le cahier paragraphe 2 Image donnée par une lentille mince convergente

À copier dans le cahier Page 1-schéma 2

À copier dans le cahier comment construire l’image donnée par la lentille convergente d’un objet lumineux AB ?

Page 1 -schéma 2 B A F’ O

À copier dans le cahier on applique les propriétés des rayons lumineux et on trace les droites représentant le trajet des rayons sur le graphique.

Page 1 -schéma 2 B F’ O A

Page 1 -schéma 2 B F’ O A

Page 1 -schéma 2 A’B’ image de l’objet AB donné par la lentille B F’ A’ O A B’

Propriétés des rayons lumineux à connaitre. À copier dans le cahier Propriétés des rayons lumineux à connaitre. Un rayon incident issu du point B qui passe par le centre optique n’est pas dévié. Un rayon incident parallèle à l’axe optique issu du point B émerge en passant par le foyer F’ de la lentille. L’image A’B’ se forme à l’intersection des deux rayons tracés

À copier dans le cahier Propriétés de l’image L’image recueillie sur un écran est inversée par rapport à l’objet et elle a dans ce cas la même taille que l’objet.

Page 1 -tableau Allons plus loin ! taille de l’objet taille de l’image rapport distance lentille objet distance lentille image 1 cm 1 6 cm Allons plus loin ! http://www.sciences.univ-nantes.fr/sites/genevieve_tulloue/optiqueGeo/lentilles/lentille_mince.html

C’est facile ! restons zen…

À copier dans le cahier Conclusions Pour obtenir graphiquement l’image d’un objet lumineux donnée par une lentille, on trace le trajet connu d’au moins deux rayons lumineux, le troisième tracé confirme la position de l’image A’B’.

Page 1 -schéma 2 Tous les rayons issus de B passent par B’! B F’ A’ O A B’

L’œil emmétrope et son accommodation À copier dans le cahier paragraphe 3 L’œil emmétrope et son accommodation

L’œil de la maquette est environ 15 fois plus grand que l’œil humain normal Diaphragme d’ouverture distance focale de la lentille convergente variable distance écran-lentille fixe vergence C en dioptries de l’œil au repos 2 cm 22 cm à 14,5 cm 22 cm 100/22 = +4,5 δ

L’image nette se forme sur la rétine À copier dans le cahier L’œil emmétrope ou normal au repos n’accommode pas. L’image nette se forme sur la rétine La distance lentille-écran et la distance focale sont confondues

À copier dans le cahier comment construire l’image donnée par la lentille convergente d’un objet lumineux AB ?

À copier dans le cahier Œil au repos Pour construire l’image d’un objet situé à l’infini ou punctum remotum PR pour un œil au repos, on trace les droites qui représentent les trajets des deux rayons connus. Voir Page 2 schéma 1

Page 2 -schéma 1

Page 2 -schéma 1 Construction de l’image d’un objet situé à l’infini pour un œil au repos L E O F’ OE : distance fixe

Page 2 -schéma 1 Construction de l’image d’un objet situé à l’infini pour un œil au repos L E B O F’ OE distance fixe

Page 2 -schéma 1 Construction de l’image d’un objet situé à l’infini pour un œil au repos L E B A O F’ distance fixe

forme à l’intersection des deux rayons tracés. À copier dans le cahier L’image A’B’ de l’objet situé à l’infini ou punctum remotum se forme à l’intersection des deux rayons tracés. L’image se forme dans le plan focal du cristallin, qui est confondu avec la rétine. L’image est plus petite que l’objet et inversée.

À copier dans le cahier Œil accommodant-objet à distance finie Pour construire l’image d’un objet situé à distance finie pour un œil accommodant, on trace encore les droites qui représentent les trajets des deux rayons connus !. Voir Page 2 schéma 2

Page 2 -schéma 2 Construction de l’image donnée par la lentille simulant un œil accommodant. L E B A O F’ OE est une distance fixe

Page 2 -schéma 2 Construction de l’image donnée par la lentille simulant un œil accommodant. E L A A’ B’ B O OE est une distance fixe

Page 2 -schéma 2 Construction de l’image donnée par la lentille simulant un œil accommodant. E L A A’ B’ B O F’ OE est une distance fixe

distance objet-lentille distance lentille-rétine taille objet distance lentille-rétine taille image distance focale 80 cm 5 cm 22 cm 1,4 cm 17,5 cm < 22 cm lecture des valeurs sur le graphique échelle 1/5 16 cm 1 cm 4,4 cm 0,3 cm 3,5 cm

À copier dans le cahier Œil accommodant-objet au punctum proximum PP Pour construire l’image d’un objet situé au punctum proximum PP, on trace les droites qui représentent les trajets des deux rayons connus. Voir Page 2 schéma 3

Page 2 -schéma 2 Construction graphique pour un œil emmétrope accommodant pour observer nettement le punctum proximum PP L E A O B OE est une distance fixe

Page 2 -schéma 2 L E A A’ B’ O B OE est une distance fixe

Page 2 -schéma 2 L E A A’ B’ O B F’ OE est une distance fixe

forme à l’intersection des deux rayons tracés. À copier dans le cahier L’image A’B’ de l’objet situé au punctum proximum se forme à l’intersection des deux rayons tracés. Cette image doit se situer sur la rétine pour être nette. Le cristallin s’est déformé en augmentant sa courbure, la distance focale du cristallin diminue. L’image est plus petite que l’objet et toujours inversée.

restons toujours zen !…

Défauts de l’œil et correction À copier dans le cahier paragraphe 4 Défauts de l’œil et correction

À copier dans le cahier œil myope accommodant pour observer un objet situé à distance finie. Voir page 3- schéma 1

Page 3 -schéma 1 Construction graphique de l’image A’B’ : œil myope accommodant pour observer un objet situé à distance finie. L E A B O F’ OE est une distance fixe

rappel de l’œil normal accommodant : l’objet est à distance finie OE est une distance fixe

Vous pouvez seul ( e) tracer les droites représentant les rayons et chercher le point d’intersection des droites tracés, là se trouve l’image B’ du point B. A’ se trouve à la verticale de B’ sur l’axe optique. Au travail !

Page 3 -schéma 1 œil myope accommodant pour observer un objet situé à distance finie. E L A A’ B’ B O F’ OE est une distance fixe

Vous n’avez qu’à compléter le tracé du rayon manquant!.

Page 3 -schéma 1 œil myope accommodant pour observer un objet situé à distance finie. E L A A’ B’ B O F’ OE est une distance fixe

L’œil myope est trop convergent. À copier dans le cahier L’œil myope est trop convergent. L’image nette se forme devant la rétine, la rétine recueille donc une image floue A’B’. Voir schéma 1 page 3 Pour ramener l’image nette sur la rétine, on corrige le défaut en plaçant devant l’œil myope une lentille divergente de vergence négative. Voir schéma 2 page 3 La vergence d’une lentille divergente est négative.

Page 3 -schéma 1 Correction de l’œil myope à l’aide d’une lentille divergente E L A A’ B’ B O F’ OE est une distance fixe

Page 3 -schéma 1 Correction de l’œil myope à l’aide d’une lentille divergente E L A A’ B’ B O F’ OE est une distance fixe

À copier dans le cahier œil hypermétrope accommodant pour observer un objet situé à distance finie. Voir page 4 - schéma 1

Page 4 -schéma 1 œil hypermétrope accommodant pour observer un objet situé à distance finie. E L F’ A A’ B’ B O OE est une distance fixe

Page 3 -schéma 1 œil hypermétrope accommodant pour observer un objet situé à distance finie. E L F’ A A’ B O B’ OE est une distance fixe

Correction de l’œil hypermétrope par une lentille convergente B’ B O F’ OE est une distance fixe

L’œil hypermétrope n’est pas assez convergent. À copier dans le cahier L’œil hypermétrope n’est pas assez convergent. L’image se forme derrière la rétine, la rétine recueille une image floue. Voir schéma 2 page 4 Pour ramener l’image nette sur la rétine, on corrige le défaut en plaçant devant l’œil hypermétrope une lentille convergente de vergence positive. La vergence d’une lentille convergente est positive.

Zone de vision distincte pour une œil normal Infini (α) F’ PR ( 25 cm) au repos Zone de vision distincte pour un œil myope F’ PP ( quelques mètres) PR( < 25 cm ) au repos Zone de vision distincte pour un œil hypermétrope Plus loin que l’infini (α) PR ( >25 cm ) F’ au repos