Œil, lentilles minces et images

CH01 : Œil, lentilles minces et images - Cours 1 / 3
CH01-Cours Œil, lentilles minces et images 1èreS
Objectifs :
- Décrire le modèle de l’œil réduit et le mettre en correspondance avec l’œil réel.
- Déterminer graphiquement la position, la taille et le sens de l’image d’un objet plan donnée par une lentille
convergente.
- Définir images réelle et virtuelle.
1. MODÉLISATION DES LENTILLES MINCES CONVERGENTES
1.1. Propriétés du modèle
1.1.1. Centre optique - Axe optique - Schématisation
Une lentille est mince lorsque l’épaisseur de sa partie centrale est très petite devant le diamètre de la lentille.
► Centre optique O pratiquement confondu avec le centre de la lentille.
► Axe optique = axe de révolution, perpendiculaire en O à la lentille.
1.1.2. Rayons lumineux particuliers
► Rayons passant par le centre optique O
► Rayons incidents parallèles à l'axe optique
► Rayons incidents passant par le foyer objet F
1.1.3. Distance focale - Vergence
► Distance focale = distance entre le centre optique et le foyer image :
f’ =
'OF
= -
OF
> 0 s’exprime en mètre ( m ) exemple : f’ = 20 cm = 0,20 m
► Vergence = inverse de la distance focale :
C =
'f
1
=
'OF
1
> 0 s’exprime en dioptrie ( δ ) exemple : C =
'f
1
=
20,01
= 5,0 δ
centre optique
lentille
(L)
O
axe optique
sens +
sens de propagation de la lumière
foyer objet F
F’ foyer image
O
Tout rayon lumineux incident passant par le
centre optique O traverse la lentille sans
déviation.
O
F
F’
O
F
F’
Tout rayon lumineux incident parallèle à l’axe
optique émerge de la lentille en passant par le
foyer image F’.
Tout rayon lumineux incident passant par le
foyer objet F émerge parallèlement à l’axe
optique.
2
3
1

CH01 : Œil, lentilles minces et images - Cours 2 / 3
iris
humeur
aqueuse
sclérotique
rétine
nerf optique
humeur
vitrée
cornée
pupille
cristallin
1.2. Construction graphique de l’image d’un objet plan perpendiculaire à l’axe optique
Une lentille convergente donne d’un objet plan AB perpendiculaire à l’axe optique (A étant sur l’axe est B hors de
l’axe), une image A’B’ plane et perpendiculaire à l’axe optique (A’ est également sur l’axe).
Pour construire A’B’, on construit l’image B’ du point objet B : B’ est situé à l’intersection de tous les rayons
lumineux provenant de B.
Il suffit de choisir deux rayons incidents particuliers issus de B.
Ensuite, on construit le point A’, tel que A’B’ soit perpendiculaire l’axe optique.
►L’image A’B’ est réelle lorsque B’ est à l’intersection des rayons émergents de la lentille ; l’image A’B’ peut
être obtenue sur un écran
►L’image A’B’ est virtuelle lorsque B’ est à l’intersection des prolongements des rayons émergents de la lentille ;
l’image A’B’ ne peut pas être obtenue sur un écran, elle peut être observer par un œil placé après la lentille à
une distance suffisante : la lentille est une loupe.
►L’image d’un objet situé à l’infini se forme dans le plan perpendiculaire à l’axe optique contenant le foyer image
de la lentille, plan appelé plan focal image.
►L’image d’un objet situé dans le plan focal objet de la lentille est située à l’infini.
2. L’ŒIL RÉEL
Mécanisme de la vision
Structure de l’œil
L’œil est un globe pratiquement sphérique protégé à l’extérieur par la sclérotique.
L’œil est constitué :
 de l’iris (diaphragme de l’oeil) qui règle la taille de la pupille (ouverture centrale) pour moduler la quantité
de lumière pénétrant dans le globe oculaire,
 de l’ensemble des milieux transparents qui réfractent les rayons lumineux :
- la cornée (partie avant de la sclérotique) et le cristallin (lentille convergente élastique),
- l’humeur aqueuse et l’humeur vitrée, liquides qui participent à la rigidité du globe oculaire,
 de la rétine (fond photosensible de l’œil) sur laquelle la lumière reçue est transformée en message nerveux.
O
F
F’
A
B
A’
B’
+
+
1
3
2
produit (source
primaire) ou diffuse
(source secondaire) de
la lumière
OEIL
OBJET
CERVEAU
reçoit l’information
lumineuse et la
transforme en un
message nerveux
interprète les messages
nerveux pour
construire l’image que
nous voyons
lumière
message nerveux

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3. LE MODÉLE DE L’ŒIL RÉDUIT
Le cerveau communiquant par le nerf optique avec les cellules nerveuses de la rétine, un objet ne sera vu
nettement que si son image se forme sur la rétine.
Pour un œil normal, au repos, muscles ciliaires relâchés, l’image d’un objet situé à l’infini (très éloigné de
l’œil) se forme sur la rétine.
► Œil réel ► Schéma simplifié de l’oeil
► Œil réduit ► Schéma du modèle réduit de l’oeil
L’œil réduit comprend :
- un diaphragme qui joue le rôle de l’iris en limitant la quantité de lumière qui pénètre dans l’œil.
- une lentille convergente, équivalente à l’ensemble des milieux transparents (dont la cornée et le cristallin) de
distance focale f’ variable.
- un écran qui joue le rôle de la rétine, situé à une distance constante d de la lentille et sur lequel se forme
l’image.
écran
diaphragme
lentille convergente
écran
diaphragme
lentille convergente
iris
rétine
cristallin
cornée
rétine
humeur
vitrée
nerf
optique
pupille
humeur aqueuse
cristallin
iris