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Chapitre 2
Les mécanismes optiques de l’œil
Mots-clés•accommodation•distance focale•:œil emmétrope•œil myope
•œil hypermétrope•Presbytie
•punctum proximum•punctum remotum
•vergence
À copier dans le cahier
Lentille convergente
faisceau parallèle faisceau convergent
schéma simplifié et symbole de la lentille convergente
Lentille convergente
Lentille divergente
faisceau parallèle faisceau divergent
schéma simplifié et symbole de la lentille divergente
Lentille divergente
paragraphe 1
Les éléments caractéristiques d’une lentille convergente
À copier dans le cahier
Voir page 1- schéma 1
À copier dans le cahier
Page 1 -schéma 1
L
la lentille convergente
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
x'x
O
Le foyer de la lentille convergente
F’
Page 1 -schéma 1
x'x
O
Objet AB
F’
Page 1 -schéma 1
A
B
•Distance focaleLa 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
•VergenceOn 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
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 ?
À copier dans le cahier
O F’A
B
Page 1 -schéma 2
on applique les propriétés des rayons lumineux et on trace les droites représentant le trajet des rayons sur le graphique.
À copier dans le cahier
O
F’
B
A
Page 1 -schéma 2
O
F’
A
B
Page 1 -schéma 2
A’B’ image de l’objet AB donné par la lentille
O
F’
A
B
A’
B’
Page 1 -schéma 2
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
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.
À copier dans le cahier
taille de l’objet
taille de l’image
rapport distance lentille objet
distance lentille image
rapport
1 cm 1 cm 1 6 cm 6 cm 1
Page 1 -tableau
http://www.sciences.univ-nantes.fr/sites/genevieve_tulloue/optiqueGeo/lentilles/lentille_mince.html
Allons plus loin !
C’est facile ! restons zen…
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’.
À copier dans le cahier
Tous les rayons issus de B passent par B’!
O
F’
A
B
A’
B’
Page 1 -schéma 2
paragraphe 3L’œil emmétrope et son
accommodation
À copier dans le cahier
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’œil de la maquette est environ 15 fois plus grand que l’œil humain normal
•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
À copier dans le cahier
Page 2 -schéma 1
L E
O
F’
OE : distance fixe
Page 2 -schéma 1Construction de l’image d’un objet situé à l’infini pour un œil au repos
Construction de l’image d’un objet situé à l’infini pour un œil au repos
OE distance fixe
L E
O
F’
Page 2 -schéma 1
B
Construction de l’image d’un objet situé à l’infini pour un œil au repos
distance fixe
L E
OA
B
F’
Page 2 -schéma 1
•L’image A’B’ de l’objet situé à l’infini ou punctum remotum seforme 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 finiePour 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
À copier dans le cahier
L E
O
F’
OE est une distance fixe
A
B
Construction de l’image donnée par la lentille simulant un œil accommodant.
Page 2 -schéma 2
L E
O
OE est une distance fixe
A
B B’
A’
Page 2 -schéma 2
Construction de l’image donnée par la lentille simulant un œil accommodant.
L E
O
F’
OE est une distance fixe
A
B B’
A’
Page 2 -schéma 2
Construction de l’image donnée par la lentille simulant un œil accommodant.
distance objet-lentille
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
•Œil accommodant-objet au punctum proximum PPPour 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
À copier dans le cahier
L E
O
OE est une distance fixe
A
B
Construction graphique pour un œil emmétrope accommodant pour observer nettement le punctum proximum PP
Page 2 -schéma 2
L E
O
OE est une distance fixe
A
B
A’
B’
Page 2 -schéma 2
L E
O
OE est une distance fixe
A
B
A’
B’
F’
Page 2 -schéma 2
•L’image A’B’ de l’objet situé au punctum proximum seforme 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.
À copier dans le cahier
restons toujours zen !…
paragraphe 4Défauts de l’œil et correction
À copier dans le cahier
Voir page 3- schéma 1
À copier dans le cahier
•œil myope accommodant pour observer un objet situé à distance finie.
L E
O
F’
OE est une distance fixe
A
B
Construction graphique de l’image A’B’ : œil myope accommodant pour observer un objet situé à distance finie.
Page 3 -schéma 1
L E
O
F’
OE est une distance fixe
A
B B’
A’
rappel de l’œil normal accommodant : l’objet est à distance finie
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 !
L E
O
F’
OE est une distance fixe
A
B B’
A’
Page 3 -schéma 1
œil myope accommodant pour observer un objet situé à distance finie.
Vous n’avez qu’à compléter le tracé du rayon manquant!.
L E
O
F’
OE est une distance fixe
A
B B’
A’
Page 3 -schéma 1
œil myope accommodant pour observer un objet situé à distance finie.
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 3Pour 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.
À copier dans le cahier
L E
O
F’
OE est une distance fixe
A
B B’
A’
Correction de l’œil myope à l’aide d’une lentille divergentePage 3 -schéma 1
L E
O
F’
OE est une distance fixe
A
B B’
A’
Correction de l’œil myope à l’aide d’une lentille divergentePage 3 -schéma 1
Voir page 4 - schéma 1
À copier dans le cahier
•œil hypermétrope accommodant pour observer un objet situé à distance finie.
L E
O
F’
OE est une distance fixe
A
B B’
A’
Page 4 -schéma 1
•œil hypermétrope accommodant pour observer un objet situé à distance finie.
L E
O
F’
OE est une distance fixe
A
B B’
A’
Page 3 -schéma 1
•œil hypermétrope accommodant pour observer un objet situé à distance finie.
L E
O
F’
OE est une distance fixe
A
B B’
A’
Correction de l’œil hypermétrope par une lentille convergente
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.
À copier dans le cahier
PR ( 25 cm)Infini (α)
PR ( >25 cm )
PP ( quelques mètres)
Zone de vision distincte pour une œil normal
Zone de vision distincte pour un œil myope
PR( < 25 cm )
Plus loin que l’infini (α)
Zone de vision distincte pour un œil hypermétrope
F’
F’
F’
au repos
au repos
au repos
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