Chap3 - L`œil : un système optique

Chap3 - L'œil!: un système optique
1. Conditions de visibilité d’un objet!:
@ Activité. la question du sens de la vue p 17
Pour qu’un objet soit vu, il faut que la lumière ……………. de cet objet …………… jusqu’à l’œil de l’observateur.
Ex 2, 3 p 24
2. Rappel!sur l’oeil
Pour le physicien, l’œil est constitué de trois parties principales!:
•L’ensemble pupille-iris qui joue le rôle de diaphragme
(ouverture circulaire de diamètre variable)!;
•Le cristallin qui joue le rôle de lentille!;
•La rétine qui joue le rôle d’écran.
A partir du schéma simplifié (ci-contre), on peut considérer que
l'œil se comporte comme une lentille
convergente et située à une distance fixe voisine
de 15mm de la rétine. Cette lentille est
diaphragmée par l'iris!:
a. Légender le premier schéma avec les
termes suivants : pupille, cornée, rétine, nerf
optique et cristallin.
b. A l’aide du second schéma, mettre en
correspondance les éléments optiques de l'œil
réduit avec l'iris, le cristallin et la rétine
Ex 4 p 24
3. Les lentilles
3.1. Distinguer les deux sortes de lentilles
3.1.a. Par le touché!: Compare, au toucher, l’épaisseur de chacune d’elles au centre et au bord
Symboles des lentilles!:
3.1.b. Par observation!:
Si on regarde un objet à travers une lentille, puis l’autre, on observe une reproduction de l’objet que l’on
appelle image.
L’image d’un objet proche est!:
-..........................................plus " que l’objet avec une lentille convergente.
-..........................................plus " que l’objet avec une lentille divergente.
3.1.c. Par déviation!:
•Paillasse prof : Intercale la lentille convergente entre une source de lumière éloignée et un écran.
•Puis recommence avec la lentille divergente entre une source de lumière éloignée
•Comment sont déviés les rayons lumineux!?
!
!
15mm!
O!
!!!!!!!!!!Axe!optique!Δ!
Diaphragm
e*
!
Lentill
e*
!
Ecran*
!
Schéma!
2!
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"Lentille convergente"Lentille divergente"
Ex 5, 6 p 24
3.2. Propriétés des lentilles minces
3.2.a. Foyer image et distance focale
•Expérience (professeur)!: Faire arriver un faisceau de rayons lumineux parallèles à l’axe optique sur une
lentille convergente L.
1. Compléter le schéma ci-dessous.
2. Observer les rayons qui émergent de la lentille. Incliner le faisceau par rapport à l’axe optique,
observer dans chaque situation la distance OF’.
3.2.b. Foyer objet et distance focale
•Expérience (professeur)!: Faire converger un faisceau de rayons lumineux parallèles à l’aide d’une
lentille convergente L’ placée avant la lentille L. La lentille convergente L doit être après le point de
convergence de L’ puis déplacer L. Observer les rayons qui émergent de la lentille L.
1. Compléter le schéma ci-dessous.
2. Que dire de la distance OF lorsque les rayons émergent parallèlement à l’axe optique?
!
Observations!:
Lorsqu’on déplace la lentille L à partir du point de convergence F on montre qu’il existe une position
particulière pour laquelle le faisceau lumineux émerge parallèlement à l’axe optique de la lentille et pour
laquelle OF = f.
Conclusion!:
Un faisceau de rayons lumineux provenant d’un point F tel que OF = f = OF’ émerge de la lentille
parallèlement à l’axe optique.
Le point F est appelé foyer objet.
La distance OF = f est appelée distance focale.
3.3. Comment construire l’image d’un objet ?
En utilisant les propriétés des lentilles minces convergentes, réaliser les constructions géométriques ci-dessous!(il y a 5cm entre
chaque graduation).
O
L
F’
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A
B
OF’
Réaliser les constructions relatives aux exercices 7 et 9 p 25
Exercice résolu p 23
3.4. Comment les opticiens classent-ils leurs lentilles ?
Les opticiens n’utilisent pas la distance focale mais utilisent plus volontiers la vergence C.
Quelle est la relation entre la distance focale et la vergence!?
LA lentille utilisée pour les expériences précédentes est marquée +5 et sa distance focale est de 20cm soit 0,20 m.
On remarque que : 5 =1 ÷ 0,20 d’où la définition de la vergence.
Pour une lentille convergente : C : vergence en m-1 ou encore en dioptrie (δ)
f : distance focale en mètre (m).
Pour une lentille divergente :
Les opticiens disposent de lentilles convergentes à 0.25, 0.5, 0.75,………δ et de lentilles divergentes à –
0.25, -0.5, -0.75, ………δ pour la fabrication des lunettes par exemples.
4. L’accommodation et défauts de l’œil!
Activité!: Comment peut-on toujours obtenir une image sur la rétine ?
4.1. L'accommodation!:
Dans un œil, la distance entre le cristallin et la rétine est fixe: c'est la profondeur de l'œil. Un œil normal
au repos voit nettement tous les objets éloignés.
Pour voir nettement les objets proches, un œil normal doit accommoder. Pour cela, des muscles
déforment le cristallin et en modifient la distance focale pour former une image nette sur la rétine.
4.2. Les défauts de l'œil
Le modèle de l'œil est réglé pour former sur la rétine l'image d'un objet lointain; la distance cristallin-
rétine est sur la position « œil normal ».
a. La myopie
La myopie est une affection qui perturbe plus ou moins la vision d'objets éloignés (voir vision d’un œil myope).
Un œil myope est trop convergent ou trop profond.
b. L'hypermétropie
L'hypermétropie est une affection qui gène la vision de près. Un œil hypermétrope n'est pas assez convergent
ou pas assez profond.
Ouvrir le logiciel d’animation de l’œil!: «!vision!» en lien sur le site!:
http://www.discip.ac-caen.fr/phch/lycee/premiere/vision/vision.htm
L'accommodation!:
• Choisir l'œil réduit dans la configuration « œil normal ». l'image nette d'un objet lointain se forme
sur la rétine. On simule alors un œil normal au repos. Diminuer la taille de la pupille (1 mm)
•Rapprocher lentement l'objet de l’oeil en observant l'écran. (curseur «!distance de l’objet!»)
•Puis faire varier «!l’accommodation!» pour reformer une image nette sur l'écran.
•Rapprocher encore l'objet de l’oeil en accommodant !pour reformer une image nette sur la rétine!:
Noter la position du point le plus proche permettant d’obtenir une image nette. PP(œil normal) = ……mm.
Voir questions 1 et 2
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Un œil myope
•Choisir l'œil réduit dans la configuration «!œil myope » pour observer un objet éloigné («!distance de
l’objet!» maximum) sans accommodation (0%).
•Où se forme l’image d'un objet éloigné dans un œil myope!?
•Faire plusieurs aller-retour sur «!l’œil normal «! et «!l’œil myope!»!: Observe la différence des
cristallins.
•Noter la position du PP (œil myope) = …………mm.
•Pour aider l’œil dans l’accommodation, on utilise des verres correcteurs. Cliquer sur «!correction!»!:
Observer l’image lorsqu’on ajoute le verre correcteur.
Voir questions 3 à 5
Un œil hypermétrope
•Choisir l'œil réduit dans la configuration «!œil hypermétrope » pour observer un objet éloigné
(«!distance de l’objet!» maximum) sans accommodation (0%).
•Où se forme l’image d'un objet éloigné dans un œil myope!?
•Faire plusieurs aller-retour sur «!l’œil normal «! et «!l’œil hypermétrope»!: Observe la différence des
cristallins.
•Noter la position du PP (œil hypermétrope) = …………mm.
•Pour aider l’œil dans l’accommodation, on utilise des verres correcteurs. Cliquer sur «!correction!»!:
Observer l’image lorsqu’on ajoute le verre correcteur.
Voir Questions 6 à 8
1. Comment évolue la déformation du cristallin lors de l'accommodation!?
2. Que signifie la position PP sur le modèle!?
3. Justifier la phrase!:!«!un œil myope est un œil trop convergent».
4. Comment évolue le PP pour l’œil myope!?
5. Quel type de lentille faut-il placer devant un œil myope ?
6. Justifier la phrase : « un œil hypermétrope est un œil trop peu convergent ».
7. Comment évolue le PP pour l’œil hypermétrope?
8. Quel type de lentille faut-il placer avant un œil hypermétrope ?
9. Repérer les schémas correspondants aux défauts de l’œil myope et hypermétrope (avec ou sans
correction)
Exercices 11, 15, 16 p 25 et 26
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