Chapitre XI page XI-1 QUELQUES NOTIONS SUR L’ŒIL Ce chapitre présente une description de l’œil qui permet d’analyser son fonctionnement et ses différents défauts : myopie, hypermétropie, presbytie. (Nous avons déjà rencontré un autre défaut de l’œil, l’astigmatisme, dans le chapitre V Formation des images dans l’exemple du miroir plan, paragraphes A.4.c, d & e.) A. Schéma anatomique corps ciliaire rétine iris cornée nerf optique pupille cristallin humeur aqueuse humeur vitrée fig. 11.1 Schéma anatomique de l’œil La lumière traverse d’abord la cornée qui est une membrane transparente, puis l’humeur aqueuse, liquide transparent d’indice 1,336. Le faisceau lumineux est alors diaphragmé par la pupille entourée de l’iris. Il traverse ensuite le cristallin, milieu transparent élastique d’indice 1,4 puis l’humeur vitrée, liquide gélatineux d’indice 1,336 et atteint la rétine. L’énergie lumineuse est captée par les cellules de la rétine. Ces cellules sont de deux types, les cônes et les bâtonnets. Elles permettent la vision des couleurs et des intensités lumineuses. Elles transforment l’énergie lumineuse en influx nerveux qui sont transmis au cerveau par le nerf optique. Le cerveau interprète ces informations et nous voyons ce qu’il se passe devant nous. Chapitre XI page XI-2 B. Punctum remotum et punctum proximum Un œil normal (dit emmétrope) voit nettement de l’infini { une distance de 25 cm. On dit que son punctum remotum (PR) est { l’infini et que son punctum proximum (PP) est { 25 cm. Cette distance est appelée distance minimum de vision distincte. PR PP PR oeil normal PP oeil myope PR PP oeil hypermétrope fig. 11.2 : PP et PR dans différents types d'oeil Un œil myope (trop convergent) possède un punctum remotum et un punctum proximum plus proches de l’œil. Pour un œil hypermétrope (pas assez convergent), le punctum remotum est toujours { l’infini mais le punctum proximum est plus éloigné de l’œil. C. Modélisation optique de l’œil En première approximation, nous pouvons modéliser l’œil par une lentille sphérique mince convergente qui forme sur la rétine une image réduite de la scène observée (voir chapitre IX, paragraphe C.1.e figure 9.13a et paragraphe C.1.g). La distance focale de cette lentille est variable comme dans un zoom. Ainsi pouvons-nous voir aussi bien des objets proches que des objets lointains. Remarquons que c’est plutôt les zooms qui copient l’œil et non l’inverse ! La distance focale de l’œil normal varie d’environ 14 mm { environ 15 mm. (Pour modéliser l’œil de façon plus précise, il faut utiliser un système optique plus complexe.) D. Accommodation Un œil au repos voit nettement un objet situé au punctum remotum (l’infini pour un œil normal). La distance focale est alors maximum. Lorsque l’objet se rapproche, le corps ciliaire entre en action. Ce sont de fins muscles qui déforment le cristallin en modifiant la courbure de ses faces. La distance focale devient plus faible, ce qui permet { l’image de se former encore sur la rétine. Quand l’objet est au punctum proximum, l’action du corps ciliaire est maximum, et la distance focale minimum. Avec l’âge les muscles se détériorent et l’accommodation se fait moins bien, l’œil devient presbyte. Chapitre XI page XI-3 E. Correction de l’œil myope rétine L’œil myope est trop convergent. L’image A’ A O de l’objet regardé A se forme en avant de la A' rétine. fig. 11.3 : oeil myope rétine Il faut donc associer { l’œil myope une A1 A A2 O lentille divergente. Cette lentille donne de l’objet regardé A une image virtuelle A1. Celle-ci sert ensuite d’objet réel pour l’œil lunette correctrice qui en donne une image réelle A2 sur la oeil myope rétine. fig. 11.4 : oeil myope corrigé F. Correction de l’œil hypermétrope rétine L’œil A O A' hypermétrope n’est pas assez convergent. L’image A’ de l’objet regardé A se formerait en arrière de la rétine. fig. 11.5 : oeil hypermétrope rétine Il faut donc associer { l’œil hypermétrope une lentille convergente. Cette lentille A O A2 A1 donne de l’objet regardé A une image réelle A1. Celle-ci sert ensuite d’objet lunette correctrice oeil hypermétrope virtuel pour l’œil qui en donne une image réelle A2 sur la rétine. fig. 11.6 : oeil hypermétrope corrigé La modélisation par une lentille sphérique mince permet de décrire le fonctionnement principal de l’œil, c’est à dire la formation d’une image sur la rétine, ainsi que les corrections de l’œil myope ou hypermétrope. La distance focale variable permet de comprendre le phénomène de l’accommodation, c’est à dire la possibilité d’une vision nette du punctum proximum au punctum remotum, ainsi que la presbytie. Chapitre XI page XI-4 Résumé Arrivant sur l’œil le faisceau lumineux traverse d’abord la cornée, puis l’humeur aqueuse et est diaphragmé par la pupille entourée de l’iris. Il traverse ensuite le cristallin, puis l’humeur vitrée et atteint la rétine. L’énergie lumineuse est captée par les cellules de la rétine qui la transforment en influx nerveux qui sont transmis au cerveau par le nerf optique. Le cerveau interprète ces informations et nous voyons ce qu’il se passe devant nous. L’œil voit nettement de son punctum remotum (PR) { son punctum proximum (PP). Cette accommodation se fait { l’aide de fins muscles dont le vieillissement explique la presbytie. Un œil normal (dit emmétrope) voit nettement de l’infini { une distance de 25 cm. L’œil myope est trop convergent (il est corrigé par une lentille divergente) et l’œil hypermétrope pas assez convergent (il est corrigé par une lentille convergente). L’œil est modélisé par une lentille sphérique mince convergente qui forme sur la rétine une image réduite de la scène observée. La distance focale de cette lentille est variable d’environ 14 mm à environ 15 mm ce qui permet de voir aussi bien des objets proches ou lointains.