Page 1 sur 2 1°ES -Devoir surveillé de sciences physiques n°1_bis (20 points, 55 min) Remarques : - Deux points seront réservés à la qualité de la présentation et de la rédaction. Dans la mesure du possible et sauf indication contraire toute réponse doit être justifiée. L’usage de la calculatrice est autorisé. Exercice 1 (9 points) Modélisation de l’accommodation du cristallin Dans un œil normal, la rétine est à 17 mm du centre optique du cristallin (figure 1) figure 1 : schéma de l'œil réduit 17 mm Au repos, l’image d’un objet très éloigné (« à l’infini ») se forme sur la rétine. Lorsque l’objet se rapproche, las muscles ciliaires modifient la courbure du cristallin de telle sorte que l’image se forme toujours sur la rétine : l’œil accommode. 1.a. Légender la figure 1 ci-dessus (à rendre avec la copie) en indiquant les parties de l’œil qui y sont modélisées. 1.b. Où converge, au repos, un faisceau de lumière parallèle à l’axe optique ? 1.c. Sur la figure 1 construire à l’intérieur de l’œil le trajet d’un faisceau de lumière émis par un objet très lointain et arrivant sur l’œil. (Le faisceau est donc parallèle à l’axe optique) 1.d. En déduire la valeur de la distance focale du cristallin. 2.a. Un objet AB est placé à faible distance du cristallin (figure 2 ci-après). Sachant que l’image se forme sur la rétine, placer l’image A’B’ de AB sur la figure 2. Page 2 sur 2 figure 2 : un objet devant l'œil réduit B A 2.b. En traçant un rayon bien choisi issu de A montrer que le foyer image de la lentille se trouve en avant de la rétine. 2.c. Au cours de l’accommodation, la distance focale f’ du cristallin a-t-elle diminué ou augmenté ? Exercice 2 (9 points) Modélisation de l’œil hypermétrope L’œil hypermétrope est un œil de profondeur trop faible par rapport à l’œil normal. On le modélise de la façon suivante : sur un banc d’optique, on place une lentille convergente de vergence C = +8 ; à 20 cm derrière la lentille, on place un écran. On cherche à former l’image d’un objet lumineux de dimension 2 cm perpendiculairement à l’axe optique de la lentille. L’objet est d’abord placé à 20 cm devant la lentille. 1. 2. 3. 4. 5. 6. Réaliser un schéma à l’échelle comportant l’objet lumineux AB, la lentille, son centre optique O et son foyer image F’, ainsi que l’écran (échelle : horizontalement, 1cm pour 5 cm ; verticalement, 1cm pour 1 cm). En traçant deux rayons lumineux appropriés, déterminer la position et la taille de l’image A’B’ de l’objet AB. Comment sera l’image observée sur l’écran ? Pourquoi ? L’objet étant toujours à la même distance, on accole une lentille convergente de vergence +2 à la précédente. On suppose que l’association de deux lentilles est équivalente à une lentille unique de vergence égale à la somme des vergences des lentilles qui la composent. En déduire la distance focale f’ de la lentille équivalente. Refaire un schéma à l’échelle avec la nouvelle lentille ainsi constituée et déterminer la position de l’image A’B’. Qu’a-t-on fait en rajoutant une lentille convergente à l’œil hypermétrope modélisé ?