L`arc-en-ciel, l`œil

http://www.plaf.org/phycats Prépa ATS Dijon - Sciences physiques - OPTIQUE GÉOMETRIQUE
COMPLÉMENTS D'OPTIQUE GÉOMÉTRIQUE
L' ARC - EN - CIEL
La lumière solaire présente, avec un prisme ordinaire, un spectre
continu. Cette lumière, arrivant sur chacune des gouttes de pluie
qui tombent du nuage, subit une première réfraction, puis une
réflexion totale dans la goutte et enfin une seconde réfraction.
On peut montrer, compte tenu de l'indice de réfraction de la
goutte, que le faisceau de lumière émergent atteint son intensité
maximale lorsque son inclinaison moyenne par rapport à l'incident
est environ de 42°. A l'instar du prisme, la goutte se comporte
comme un système dispersif : les radiations violettes sont plus
déviées que les rouges. Ainsi, l'observateur qui contemple l'arc-en-
ciel (fig. 4 ) verra le rouge au-dessus du bleu, les couleurs
intermédiaires s'intercalant entre ces deux extrêmes, celles que
l'on classe très arbitrairement selon l'ordre : violet, indigo, bleu,
vert, jaune, orangé, rouge.
Ce phénomène peut être observé lorsqu'on arrose en projetant
obliquement vers le haut un jet d'eau pulvérisé en fines
gouttelettes.
L' ŒIL
Une coupe de œil est représentée à la figure 1. Les
éléments principaux sont : le cristallin qui joue le rôle de
lentille convergente et la rétine où se forment les images
(transmises au cerveau par le nerf optique).
Pour œil normal (ou emmétrope) au repos, l'image d'un
objet situé à l'infini (en réalité quelques centaines de
mètres ou quelques kilomètres) se forme sur la rétine.
Lorsque l'objet se rapproche, les muscles augmentent la
courbure du cristallin de telle sorte que l'image se forme
toujours sur la rétine : œil accommode (fig., 2). Le
cristallin est donc une lentille à distance focale variable,
tout comme un « zoom ». Mais si l'objet est très près
(moins d'une dizaine de centimètres), œil ne peut plus
accommoder; l'image se forme en arrière de la rétine :
l'objet est vu flou. Un œil normal voit donc nettement des
objets situés entre « l'infini » et une distance minimale de
vision distincte.
Voyons quelques défauts de la vision qui peuvent être
corrigés par des lunettes de vue :
- La myopie correspond à un œil ne pouvant voir les objets
éloignés. Un myope ne distingue correctement les objets
qu'en deçà d'une distance maximale D
M
(quelques mètres ou
quelques centimètres). L'œil est trop convergent. Par
.contre, l'œil myope voit nettement plus près qu'un œil
normal, à 5 cm par exemple. Pour corriger ce défaut, le
myope doit porter des lunettes dont les verres sont des
lentilles divergentes qui ramènent à la distance D
M
l'image
des objets situés à l'infini.
- L'hypermétropie est l'anomalie inverse de la myopie; elle est plus rare et généralement moins prononcée
que la myopie. Un œil hypermétrope accommode pour voir un objet situé à l'infini : il n'est pas assez
convergent. Le principal inconvénient tient au fait que la distance minimale de vision distincte est
nettement plus grande que pour un œil normal (quelques mètres).
On corrige ce défaut à l'aide de lentilles convergentes.
- La presbytie est une fatigue des muscles d'accommodation ou un manque de souplesse du cristallin.
Cette anomalie apparaît avec l'âge. L'œil accommode mal, il ne peut voir les objets rapprochés, et sa
distance minimale de vision distincte augmente. On corrige ce défaut, ce manque de convergence du
cristallin, en utilisant des verres convergents.