1-Mecanismes vision-CORR - leprof

Chap. 1 Mécanismes optiques de la vision
I- Formation des images dans l’œil
1- Condition de vision d’un objet
A quelle condition Julien peut il lire son journal ?
Il faut que le journal soit éclairé, qu’il soit dans le champ de
vision
En l’absence de lumière on ne peut pas lire le journal
Un objet n’est visible que s’il est éclairé.
Si le lampadaire est allumé, pourquoi Julien et Agate peuvent ils lire le journal ?
Un objet visible diffuse de la lumière
Pourquoi Julien ne voit il pas la lampe?
Un objet lumineux ou éclairé est visible si la lumière qu’il envoie pénètre dans l’œil de l’observateur
Pourquoi Philippe ne voit il pas la lampe?
La porte est un objet opaque qui ne laisse pas passer la lumière
Quelle est la différence fondamentale entre un objet lumineux et un objet éclairé ?
Un objet lumineux est une source primaire, qui produit sa propre lumière (Soleil, lampe, lave…) ;
contrairement aux objets éclairés qui sont des sources secondaires, ils diffusent la lumière provenant d’une
autre source.
2- Comment la lumière se propage-t-elle ?
Quel est le chemin suivi par la lumière entre le lampadaire et le journal puis entre le journal et l'oeil de Julien ?
La lumière se propage en ligne droite dans un milieu transparent et homogène
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II- Conditions de formation
1- Le modèle de l'œil ou œil réduit
Lorsque la lumière pénètre dans l'œil d’une personne que traverse-t-elle ? Que rencontre-t-elle ?
Lorsque la lumière pénètre dans l'œil d'une personne, elle traverse tout d'abord l'ensemble pupille-iris
puis le cristallin et elle rencontre enfin la rétine.
R
étine
P
upille
Cristallin
I
ris
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.
Le rôle de ces trois organes nous permet d'établir une analogie entre l'œil et un instrument d'optique que l'on
nommera œil réduit.
Pour constituer l'œil réduit nous utilisons une ouverture circulaire, une lentille convergente et un écran situé
dans le plan focal image de la lentille.
Cristallin = lentille
R
étine = écran
P
upille = ouverture circulaire
2- Formation de l'image rétinienne
Expérience :
Observer un objet lointain, visible des fenêtres de la salle de classe, au travers de l'oeil réduit.
Observations:
On observe sur la rétine une image nette mais renversée
Conclusion :
L’œil normal voit nettement les objets éloignés. L’image est nette et renversée.
III- Lentilles
1- Qu'est-ce qu’une lentille ?
Qu'est ce qu'une lentille ? Où trouve t on des lentilles ?
Une lentille est un bloc transparent en verre ou en plastique dont au moins une face n’est pas plane, on les
trouve dans les instruments d’optique (lunette, loupe, appareil photos…)
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2- Qu'est-ce qui différentie les lentilles entre elles ?
a) Au toucher
Expérience :
Prendre diverses lentilles entre ses doigts et essayer de les classer en comparant, pour chaque lentille, les
épaisseurs au centre et au bord.
Observations
Il y a des lentilles à bords épais et d’autres à bords fins
Conclusion
Il y a deux types de lentilles : convergentes et divergentes.
- convergentes à bords minces
- divergentes à bords épais
b) Par déviation d’un faisceau lumineux
Les expériences de cette partie sont réalisées, sur un tableau magnétique blanc, à l'aide d'une source lumineuse
pouvant délivrer un faisceau de rayons lumineux parallèles et de lentilles
Expérience :
Faire arriver un faisceau de rayons lumineux parallèles sur une lentille de chaque type. Observer les rayons qui
émergent de ces lentilles.
Observations
Conclusion
Une lentille à bords minces provoque la convergence du faisceau, plus une lentille est bombée, plus elle est
convergente.
Une lentille à bords épais provoque la divergence du faisceau
c) Par observation d’un texte
Expérience :
Observer un texte posé sur la table au travers d'une lentille convergente puis au travers d'une lentille divergente.
Observations
La lentille convergente permet d’agrandir le texte
La lentille divergente rétrécit le texte.
Remarque : Nous nous limiterons dorénavant à l'étude des lentilles convergentes
3- Quelles sont les caractéristiques d'une lentille convergente ?
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a) Centre optique
Expérience
Conclusion:
• Tout rayon passant par le centre optique n’est pas dévié
• L’axe optique est la droite perpendiculaire à l’axe de la lentille
b) Foyers et distance focale
Expérience:
Observations :
Les faisceaux convergent tous au même point F’ appelé foyer image de la lentille
Conclusion:
• Tout rayon parallèle à l’axe optique ressort par le foyer image
• OF’ = f’ est la distance focale de la lentille
Expérience :
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Observations:
Il existe une position particulière pour laquelle le faisceau lumineux émerge parallèlement à l’axe optique
de la lentille.
Conclusion :
• Un faisceau lumineux provenant d’un point F tel que FO = OF’= f’ émerge parallèlement à l’axe optique
• Le point F est appelé foyer objet de la lentille
• f =- f’ est appelée aussi distance focale
4- Comment mesurer la distance focale d'une lentille convergente?
Expérience :
Placer la source lumineuse et l'écran aux deux extrémités du banc d'optique. Fixer la lentille sur le cavalier et la
rapprocher au maximum de l'écran. Eloigner la lentille de l'écran en observant la tache lumineuse recueillie sur
l'écran. Lorsque l'image est nette, mesurer la distance écran-lentille.
Observations :
Il existe une seule position de la lentille pour laquelle l’image de la source lumineuse formée par la lentille
est nette.
On note d = 25 cm
Conclusion :
La distance focale de la lentille est f’ = 25 cm
5- 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 ?
Pour une lentille convergente : C = 'f
1> 0
Pour une lentille divergente : C =
'f
1
< 0
C : vergence en m
-1
ou encore en dioptrie (δ)
f’ : distance focale en mètre (m).
IV. Quelles sont les caractéristiques de l'image d'un objet au travers d'une lentille convergente ?
Expérience:
On utilisera un banc d'optique, ses accessoires et une lentille convergente +8δ.
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