Plan de travail du chapitre n°1 : Vision et image

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Plan de travail du chapitre n°1 : Vision et image
Objectifs à atteindre - Compétences
• Décrire le modèle de l’œil réduit et le
mettre en correspondance avec l’œil réel
• Déterminer graphiquement la position, la
grandeur et le sens de l'image d'un objet plan
donnée par une lentille convergente.
• Utiliser les relations de conjugaison et de
grandissement d’une lentille mince
convergente.
• Modéliser l’accommodation du cristallin.
Ressources
http://www.physique-chimie-a-la-caza.fr/
Animation 1 : la lentille mince convergente
Animation 2 : image d’un objet donnée par une lentille mince convergente
Animation 3 : mise au point avec un appareil photo
Vidéo 1 : description de l’oeil
Vidéo 2 : l’appareil photo
Série de vidéos : construction d’une image pour différentes positions de l’objet
Vidéo 3 : accommodation de l’œil
Vidéo 4 : les défauts de l’œil
Hachette éducation (Edition 2015)
Pages 11 à 28
Travail à effectuer
I. Comment fonctionne notre œil ?
Exercices 7 et 10 p22
II. Les lentilles minces convergentes
Exercices 11, 12 p22 ; 18, 19 p23
III. Modélisation de l'œil
Exercice 25 p24
Bonus
Exercices 28 et 33 p25

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I. Comment fonctionne notre œil ?
1- Rappels
* Comment se propage la lumière ? La lumière
se propage en ligne droite dans un milieu
homogène et transparent
* Comment modéliser la trajet de la lumière
lorsque l'on observe un objet ? le rayon
lumineux va de l'objet vers l’œil
2- Anatomie de l’œil : Voir vidéo 1
Remarque : l'image est inversée sur la rétine.
Conditions de visibilité d'un objet
II. Les lentilles minces convergentes
1. Les lentilles convergentes :
Elles ont les bords plus minces que le centre.
Exemples :
Représentation symbolique :
Le centre optique O est l’intersection de la lentille avec l’axe optique.
2. Les lentilles divergentes :
Elles ont les bords plus épais que le centre.
Exemples :
Représentation symbolique :
1. Quelles sont les caractéristiques d'une lentille convergente ?
Certains rayons lumineux ont un trajet particulier à travers une lentille convergente :
- Tout rayon lumineux passant par le centre optique O
de la lentille ne subit aucune déviation.
O

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- Tout rayon lumineux passant par le foyer objet F
émerge de la lentille parallèlement à l’axe optique.
- Tout rayon lumineux parallèle à l’axe optique
émerge de la lentille en passant par le foyer image
F’.
La longueur algébrique !"# est caractéristique de chaque lentille :
c’est la distance focale notée f ’.
!"# = f ’
Dans le cas d’une lentille convergente f ’ > 0 et < 0 pour une lentille divergente.
Rq : Les verres correcteurs sont caractérisés par leur vergence notée C telle que :
$%&'(%)*+,-.*'/%01 2 3
45&'(%61
Ex : Si $ 2 70 alors 4528
92 :;<=6
2. Quelles sont les caractéristiques d'une image ?
2.1 Construction graphique (en activité)
2.2 Relation de conjugaison et de grandissement
a) Convention
b) Relation de conjugaison
La relation de conjugaison permet de déterminer la position de A’ lorsque la position de A et la
distance focale f ’ de la lentille sont connues :
O
F’
F
O
F’

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8
>?5@8 >? 28 >A5 ou encore 8 >?5@8 >? 28 BC
On pose xA’ = !D# et xA =%!D
La relation ci-dessus s’écrit alors : 8
EFC @8 EF28 BC
c) Relation de grandissement
La relation de grandissement permet de comparer l’orientation et la taille de l’image à celles de
l’objet. On note G%le grandissement.
On a G 2 ?CHC
?H par définition et on démontre que ?CHC ?H 2>?C >?
On pose yB’ = D#I# et yB =%DI
Les relations ci-dessus s’écrivent alors : G 2 JKC
JK
et JKL
JK
%2EFL
EF
Attention : Les différentes longueurs algébriques doivent être exprimées avec la même unité ;
Notons alors que le grandissement G% n’a pas unité.
III. Modélisation de l'œil
Rappel : •Dans le modèle optique de l’œil, la lentille
est associée à l’ensemble des milieux transparents
(dont la cornée et le cristallin), l’écran est associé à
la rétine, le diaphragme à l’iris.
• Le schéma du modèle optique de l’œil comporte
trois éléments : un diaphragme, une lentille mince
convergente et un écran.
• La distance entre la lentille et l’écran est constante.
IV. Fonctionnements comparés de l'œil et de l'appareil photographique
Lorsqu’un objet se rapproche de l’œil, la distance focale du cristallin diminue pour que l’image se
forme sur la rétine car la distance cristallin – rétine doit rester constante (!D# 2 M/-'1. C’est le
phénomène d’accommodation.
Par contre pour un appareil photographique, la mise au point peut se faire en modifiant la distance
Vergence#importante#
Vergence#faible#

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entre l’objectif (lentille convergente) et le capteur (écran) car c’est la distance focale qui est
constante (!"# 2 M/-'1.
• Lorsque l’objet s’éloigne, le capteur se rapproche de l’objectif (la distance lentille-capteur
diminue).
• Lorsque l’objet se rapproche, le capteur s’éloigne de l’objectif (la distance lentille-capteur
augmente).