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Partie III : Optique
Chapitre 9 : Introduction à l’optique, objets et image
Chapitre 9 : Introduction à l’optique, objets et images
I. Propagation de la lumière
1) Principe de propagation rectiligne de la lumière
 Dans un milieu transparent et homogène, la lumière se propage en ligne droite.
Exemple : illustration avec la source de lumière aimantée à utiliser sur le tableau.
2) Modèle du rayon lumineux
 Un rayon lumineux est une droite orientée dans le sens de propagation de la lumière qui modélise le
trajet de la lumière.
 On ne peut pas isoler un rayon lumineux à cause du phénomène de diffraction. En pratique, on travaille
avec des faisceaux lumineux constitués d’un ensemble de rayons lumineux.
II. La visibilité d’un objet
1) Approche expérimentale : Activité : « Conditions de visibilité d’un objet »
2) Objet lumineux ou objet éclairé
 Pour être visible par un observateur un objet doit émettre de la lumière. Il existe deux cas de figures :
- Soit l’objet est lumineux et il crée de la lumière (étoiles, lampes, flamme…).
- Soit l’objet est éclairé et il diffuse la lumière qu’il reçoit.
 On appelle point-objet tout point P susceptible d’émettre de la lumière dans toutes les directions de
l’espace. Un objet lumineux ou éclairé est un ensemble de points-objets.
3) Conditions de visibilité d’un objet
 Pour qu’un objet lumineux ou éclairé soit vu par un observateur il faut que la lumière qu’il émet arrive
dans l’œil de l’observateur.
 On distingue deux cas de figures :
- Si tous les points-objets émettent de la lumière qui arrive dans l’œil de l’observateur, l’objet est vu
intégralement.
- Si seulement certains points-objets émettent de la lumière qui arrive dans l’œil de l’observateur,
l’objet est vu partiellement.
III. La formation des images par les systèmes optiques
1) Définition d’un système optique
 Un système optique est une association d’éléments optiques (lentilles, miroirs…) qui dévient la lumière
issue d’un objet. Exemples : appareil photo, lunette astronomique, rétroprojecteur, microscope…
2) Notion d’image
 Tous les rayons lumineux issus d’un point-objet P et qui sont
déviés par un système optique ont pour intersection un point
P’. On dit que P’ est le point image conjugué du point-objet P.
 L’ensemble des points-images conjugués des points-objets
forme l’image de l’objet par le système optique.
PHYSIQUE 1ère S - PHYSIQUE 1ère S- PHYSIQUE 1ère S- PHYSIQUE 1ère S- PHYSIQUE 1ère S- PHYSIQUE 1ère S
Partie III : Optique
Chapitre 9 : Introduction à l’optique, objets et image
IV. Perception des images par l’observateur
1) Observation d’une image
 Lorsqu’une image se forme à un endroit accessible on peut soit la recueillir sur un écran, soit l’observer
à l’œil nu. (On dit que l’image est réelle).
Exemples : l’image d’un transparent par le rétroprojecteur, l’image d’une diapo par le projecteur.
 Lorsque l’image se forme à un endroit inaccessible, on ne peut pas la recueillir sur un écran mais on peut
cependant l’observer à l’œil nu. (On dit que l’image est virtuelle).
Exemples : mon image dans un miroir, l’image d’un cheveu vu au microscope.
2) Le rôle du cerveau dans la perception d’une image
 Lorsqu’un observateur regarde une image donnée par
un système optique, le cerveau de celui-ci extrapole la
propagation rectiligne de la lumière et perçoit l’image
comme étant l’ensemble des points d’où semble venir
la lumière en ligne droite.
 Remarque : ce fonctionnement du cerveau peut
conduire à des perceptions qui sont trompeuses.
Exemple : mirages, réfraction (voir ci-dessous)
V. Anatomie et fonctionnement de l’œil
1) Anatomie simplifiée
 En pénétrant dans l’œil, un rayon de lumière rencontre successivement :
- La cornée : membrane dure et transparente
- L’humeur aqueuse : liquide transparent
- Le cristallin : lentille qui fait converger la lumière.
- L’humeur vitrée : substance gélatineuse transparente
- La rétine : membrane mince recouvrant le fond de l’œil,
sur laquelle se forme l'image.
 La quantité de lumière qui pénètre dans l’oeil est régulée
par l’iris qui est un diaphragme percé d’une ouverture
circulaire, la pupille.
a) Accommodation
 Un objet est vu de manière nette si la lumière qu’il émet converge au fond de l’œil, sur la rétine.
 Lorsqu’il observe des objets à des distances variables, l’œil doit accommode pour toujours voir net.
L'accommodation résulte de la variation déformation du cristallin sous l'action des muscles ciliaires.
Exemple : http://www.discip.ac-caen.fr/phch/lycee/premiere/vision/vision.htm
b) Œil réduit
 Pour étudier l’œil on ne considère que 3 éléments : la pupille, le cristallin et la rétine que l’on modélise
par : un diaphragme, une lentille convergente et un écran. C’est le modèle de l’œil réduit.
PHYSIQUE 1ère S - PHYSIQUE 1ère S- PHYSIQUE 1ère S- PHYSIQUE 1ère S- PHYSIQUE 1ère S- PHYSIQUE 1ère S