TP n°1 : l`œil, sa modélisation, ses défauts et ses corrections

TP n°1 : l'œil, sa modélisation, ses défauts et ses corrections
Objectifs :
- Etudier la vision d’un œil normal. Connaitre sa modélisation
- Connaître le rôle du cristallin.
- Etudier les conditions de la vision d’un objet.
- Connaître les principaux défauts de l’œil et leurs corrections.
- Connaître la définition du PP et du PR et les positions pour un œil normal.
Matériel élève : Banc optique, jeu de lentilles convergentes et divergentes.
1- L'œil réel et l'œil réduit
Dans l'œil représenté ci-contre, on peut distinguer trois éléments
rencontrés dans divers instruments d'optique.
 Un ensemble optique assurant la formation des images.
Les rayons lumineux reçus par l'œil traversent plusieurs milieux
transparents comme la cornée, l'humeur aqueuse, le cristallin qui
se déforme sous l'action des muscles ciliaires et l'humeur vitrée
 Un diaphragme réglant la quantité de lumière.
C'est la pupille, ouverture circulaire entourée par l'iris. Son
diamètre varie par réflexe de quelques millimètres.
 Un récepteur.
C'est la rétine, les informations qu'elle reçoit sont transmises au
cerveau par le nerf optique
L'œil réduit peut être modélisé par :
- Une lentille convergente de distance focale variable qui
représente …………………………..
- Un écran qui représente ………………….. sur lequel doit se
former une image nette.
- Un diaphragme qui représente ……………………
La distance lentille-écran est fixe.
(RCO)
2- L'œil normal ou œil emmétrope (sans défaut visuel)
2-1- Image d'un objet situé à l'infini
Expérience 1
On simule un objet à l’infini en utilisant une lentille L1 (+3δ) qu’on place à une distance f1’ = 33cm de l’objet.
Pour simuler l’œil, on choisit une lentille convergente L2 de distance focale f2’ = 12,5cm (+8δ).
L2 (+8 δ)
écran
L1 (+3δ)
Objet A
F’
F1
f1’= 33,3cm
f2 ’ = 12,5cm
Simulation de l’œil
Simulation d’un objet à l’infini
Ajuster la position de l’écran autour de la position de départ. Décrivez vos observations. (APP)
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2-2- Observation d'un objet rapproché : accommodation.
Expérience 2
a- Enlever la lentille L1 et rapprocher l'objet de l'œil réduit, la distance lentille-écran restant fixe (12,5cm).
Qu'observez-vous ? Est-il possible d’obtenir une image nette dans ces conditions ? (APP)
b- L'objet étant à 33,3cm de l'œil, rechercher la position pour laquelle l’image formée est nette en déplaçant l’écran.
Où se trouve l’image formée par rapport à la position initiale de l’écran ? (REA)
c- L'objet étant à 33,3cm de l'œil, on souhaite obtenir une image nette pour la distance lentille-écran de 12,5cm.
Il faut remplacer la lentille L2 de vergence +8δ par une lentille L3 de vergence différente (inconnue).
Cette nouvelle vergence L3 correspond à l’accommodation de l’œil.
En déplaçant l’écran, trouvez la position où l’image formée est nette. (REA)
d- Comparer la distance lentille-écran à 12,5cm. L’accommodation est-t’elle satisfaisante ? (VAL)
e- Comment est la vergence de la lentille L3 par rapport à la lentille L2 (+8δ) pour observer l’image nette ?
Pourquoi ? (ANA)
2-3- Application à l'œil
Quand l'objet se rapproche de l'œil, celui-ci doit accommoder : les muscles du corps ciliaire modifient la
vergence du cristallin afin qu'une image nette se forme sur la rétine.
Le cristallin devient donc plus …………..…..………... : la distance focale diminue et le foyer principal image F’ de la
lentille n'est plus sur la rétine (la distance cristallin-rétine reste constante). (VAL)
Objet proche avant accommodation
Objet proche après accommodation
F’
F’
Image floue
17 mm
Image nette
17mm
Punctum remotum (PR) et Punctum proximum (PP).
Au fur et à mesure que l'objet observé se rapproche de l'œil, la convergence du cristallin s'accentue, les muscles
accommodateurs travaillent de plus en plus.
A partir d'une certaine distance, ils ne peuvent plus se contracter davantage : la distance focale minimale est
atteinte, l'œil cesse d'accommoder : si on rapproche encore l'objet, l'image ne peut plus être nette.
Le point le plus proche observable est appelé punctum proximum (PP) : il est situé à 25 cm environ pour un œil
normal. L'œil accommode alors au maximum.
Le point le plus éloigné visible au repos par l'œil est le punctum remotum (PR) il est situé à l’infini pour un œil
normal. L'œil est alors au repos.
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3- Les défauts de l'œil
3-1- L’hypermétropie
Expérience 3
a- Placer l’objet à l’infini (voir méthode employée dans l’expérience 1).
Reprendre l'œil réduit en plaçant une lentille de vergence +3δ.
Qu’observe-t-on ? Où est l’image nette ? Comparer la distance lentille-écran à 12,5cm. (ANA)
b- L’œil hypermétrope au repos a une vision floue d’un objet éloigné car le cristallin
.................................................................................... (L’œil est trop court car F’ est derrière la rétine). (VAL)
Expérience 4
c- Quel type de lentille faut-il accoler à L4 pour avoir une image nette ?
Faire l’expérience. Quelle est la vergence de la lentille correctrice ?
(ANA)
d- Pour corriger l’hypermétropie, on utilise des lentilles ……………………………………………………………………………… (VAL)
3-2- La myopie
Expérience 5
a- Placer l’objet à l’infini (voir méthode employée dans l’expérience 1).
Reprendre l'œil réduit en plaçant une lentille de vergence +11δ.
Qu’observe-t-on ? Où se trouve l’image nette ? Comparer la distance lentille-écran à 12,5cm. (ANA)
b- L’œil myope au repos a une vision floue d’un objet éloigné car le cristallin
……..………………………………………….………………… (L’œil est trop profond car F’ n’est pas sur la rétine). (VAL)
Expérience 6
c- Quel type de lentille faut-il accoler à L3 pour avoir à nouveau
une image nette ?
Faire l’expérience. Quelle est la vergence de la lentille correctrice ?
(ANA)
d- Pour corriger la myopie, on utilise des lentilles ……………………………………………………………………………..…………… (VAL)
Pour terminer seul ouvrir le fichier : oeil_defauts.swf
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