Optique Géométrique : Outils et Représentation de l'Œil

Chapitre 2 : Outils d’Optique Géométrique
Introduction
Ce chapitre a pour but de découvrir certains outils d’optique géométrique qui seront utiles à
l’optique physiologique. Les différents points abordés dans ce chapitre seront revus en cours
d’optique instrumental.
Objectif : comprendre le pouvoir réfractif de l’œil et l’utiliser.
I. REPRESENTATION DE L’ŒIL
En optique physiologique, nous nous intéressons principalement à ce que l’œil regarde (objet) et à ce
qu’il voit (image). C’est pourquoi nous utilisons une représentation simplifié de l’œil.
Schéma de l’œil anatomique :
Schéma de l’œil simplifié en système centré :
II. AXE VISUEL
Définition : L’axe optique est la représentation du seul rayon optique qui n’est pas dévié au travers
d’un système optique. Il correspond à l’axe de symétrie de rotation du système. Il est orienté dans le
sens conventionnel de la lumière, c-à-d de gauche à droite.
Représentation : Il est toujours représenté par un trait interrompu mixte ( 1 trait long, 1 trait court,
…)
Rôle : L’axe optique sert de référence pour le positionnement des objets et des images, ainsi qu’à
analyser le cheminement des rayons lumineux.

III. INDICE DE REFRACTION
Définition : L’indice de réfraction noté « n » est une valeur sans unité caractérisant un milieu
transparent et homogène.
Réfraction : Correspond au changement de la direction de propagation d’un rayon lumineux passant
d’un milieu à un autre.
Pouvoir de réfraction : Il dépend de l’indice de réfraction du milieu dans lequel la lumière se
propage.
nair = 1
ncornée = nco = 1,377
nhumeur aqueuse = nHA = 1,337
ncristallin = nK = 1,42
ncorps vitré = ncv = 1,336
IV. POUVOIR REFRACTIF
L’œil a un pouvoir réfractif convergent. Cela signifie que les rayons qui entrent dans l’œil se
rapprochent de l’axe optique lorsqu’ils passent la dernière lentille de l’œil (le cristallin).
Deux rayons qui entrent dans l’œil se rapprochent l’un de l’autre après la traversée du système
optique.
Le but étant que les rayons se focalisent (se croisent) sur la rétine afin de voir net.
Le pouvoir réfractif de l’œil est également appelé la puissance ou la vergence de l’œil. L’unité de la
vergence de l’œil est la dioptrie notée
V. RAYONS LUMINEUX
Les rayons lumineux sont représenté par un trait fléché indiquant leur direction.
Représentation d’un rayon lumineux :
Les rayons entrant dans un système optique sont appelés rayons incidents. Les rayons sortant d’un
système optique sont appelés rayons émergents.

VI. FAISCEAU LUMINEUX
Les faisceaux lumineux sont représentés par deux rayons lumineux s’appuyant sur les bords de la
pupille.
Les faisceaux entrant dans un système optique sont appelés faisceaux incidents. Les faisceaux sortant
d’un système optique sont appelés faisceaux émergents.
VII. NOTION DE PUPILLE
Pour représenter un faisceau lumineux cheminant à travers l’œil, il faut représenter les pupilles
d’entrée (Pe) et de sortie (Ps) de l’œil.
Représentation d’un faisceau lumineux dans l’œil :
VIII. NOTION D’OBJET ET D’IMAGE
Le point se trouvant à l’intersection d’au moins 2 rayons incidents est appelé objet.
Le point se trouvant à l’intersection d’au moins 2 rayons émergents est appelé image.
Un objet et son image sont une paire de points conjugués à travers un système optique.
IX. FOYERS PRINCIPAUX
1. Foyer principal objet
Le foyer principal objet, F, sert à placer l’objet d’une image à l’infini.
Loi 1 : Tout rayon incident venant du foyer principal objet F aura un rayon émergent parallèle à
l’axe optique (à l’infini).
Schéma :

2. Foyer principal image
Le foyer principal image, F’, sert à placer l’image d’un objet à l’infini.
Loi 2 : Tout rayon incident venant de l’infini (parallèle à l’axe optique) aura un rayon émergent qui
passe par le foyer principal image.
Schéma :
X. DISTANCE FOCALE IMAGE
Il est possible de calculer la position du foyer principal image F’ en calculant la distance focale image
notée : H’F’ ou f’
Exemple : Calculer la distance focale image d’un œil dont la vergence au repos est de 60 δ.
XI. CHAINE D’IMAGE
Une chaîne d’image est une représentation de la conjugaison d’un objet et de son image à travers un
système optique.
À lire « L’objet A qui baigne dans l’aire (1) donne l’image A’ qui baigne dans le corps vitré (1,336) à
travers l’œil représenté par ses plans principaux H et H’. »

XII. RELATION DE DESCARTES
A partir d’une chaine d’image il est possible d’établir la relation de conjugaison de Descartes. Elle
permet de calculer la position de l’image en fonction de la position de l’objet et de la vergence du
système optique.
XIII. CHAINE D’IMAGE PARTICULIERE
Dans une chaine d’image, on peut préciser lorsqu’un objet ou une image se trouve à une position
particulière.
Exemple : Si l’objet A se trouve à l’infini, alors d’après la loi 2, son image A’ se trouve sur F’.
Application 1 :
Un œil de vergence 58 δ regarde un objet T à 1m en avant de son plan principal objet.
1. A l’aide d’une chaine d’image et d’une relation de conjugaison de Descartes, calculer la
position de l’image T’
2. Représenter cet œil, l’objet et son image T’