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Cours de Physique Premiere C D E TI – L’œil réduit

L’œil est un organe très sophistiqué permettant la vision. Il peut être modélisé par un œil réduit, qui consiste en un diaphragme (iris) disposé devant une lentille convergente (cristallin), elle-même placée devant un écran (la rétine) recueillant l’image ainsi formée.

coupe transversale de l oeil

La cornée joue le rôle d’un dioptre sphérique,
L’iris diaphragme le faisceau en limitant l’intensité lumineuse pénétrant dans l’œil . Il est coloré et sa teinte constitue la couleur des yeux
La pupille représente l’ouverture de l’iris,
Le cristallin agit comme une lentille convergente de distance focale variable,
La rétine joue le rôle d’un plan d’observation, elle est constituée de cellules nerveuses sensibles à la couleur et à l’intensité lumineuse.

La fovéa, ou tache jaune, est la partie de la rétine capable d’analyser l’image de manière la plus fine,
Le nerf optique transmet les informations au cerveau qui les interprète.
En première approximation, l’œil peut donc être schématisé par une lentille mince convergente L, de centre optique O et de distance focale variable, d’un diaphragme D et un écran de projection E. Ce système optique est appelé œil réduit.

oeil reduit

II– L’accommodation

II– L’accommodation

C’est la faculté du cristallin à modifier sa vergence. Cette modification permet à l’œil de voir les objets situés à des distances différentes.
L’œil est dit normal quand l’image A’ d’un objet A très éloigné se forme sur la rétine. Pour un œil normal au repos, le foyer image F’ est dont sur la rétine, ou plus exactement au centre de la fovéa.
Si on rapproche progressivement l’objet de l’œil, l’œil étant toujours au repos, son image se déplace et se forme en arrière de la rétine. Pour voir nettement cette image, le cristallin se déforme sous l’effet des muscles, et sa distance focale varie de manière à ramener cette image sur la rétine: c’est l’accommode de l’œil.
Le punctum proximum (PP) est le point le plus rapproché que l’œil peut voir nettement en accommodant au maximum. Ce point est situé à la distance dm appelée distance minimale de vision distincte.
Le punctum remotum (PR) est le point le plus éloigné que l’œil peut voir nettement sans accommoder, il est situé à la distance Dm appelée distance maximale de vision distincte.
En résumé, l’œil normal peut voir nettement des objets depuis un “punctum remotum” (P.R.), qui est à l’infini, jusqu’à un “punctum proximum” (P.P.) distant de l’œil d’environ 25 cm.

punctum proximum

III Les défauts d’accommodation de l’œil.

III Les défauts d’accommodation de l’œil.

Un œil normal est dit “emmétrope”: l’image d’un point à l’infini se forme sur la rétine.
Un œil est dit anormal ou “amétrope”, lorsqu’il donne, au repos, une image d’un point à l’infini en avant ou en arrière de la rétine.

III– 1 La myopie

 Si l’image se forme en avant de la rétine, le cristallin est trop convergent et l’œil est dit “myope”. Son PR est à distance finie, son PP est plus proche de l’œil que pour celui d’un œil normal

myopie

œil myope.

correction de la myopie

correction de la myopie

Il faut donc les verres (lentilles divergentes ) pour corriger la myope. La distance focale de cette lentille correctrice sera telle que:OF′¯=−Dm
où Dm est la distance maximale de vision distincte
La profondeur ( distance entre le cristallin et la rétine ) de l’œil augmente avec la croissance: ce défaut s’aggrave avec la croissance; l’œil myope est trop long.

III-2 L’ hypermétropie

L’œil présente le défaut inverse de la myopie. La rétine est en avant du foyer car le cristallin manque de convergence.
L’œil doit accommoder pour voir à l’infini; il est dit “hypermétrope”
Le punctum proximum est plus éloigné que celui d’un œil normal.
Ce défaut est corrigé par une lentille convergente dont la distance focale est Dm tel que: OF′¯=Dm

œil hypermétrop

œil hypermétrope

correction de l’hypermétropie

correction de l’hypermétropie

III 3 Presbytie

Ce défaut n’est pas dû à la conformation de l’œil; il est dû à son vieillissement. Le cristallin perd de sa souplesse et les muscles qui permettent l’accommodation perdent leur élasticité. Par suite, le punctum proximum s’éloigne (le presbyte ne voit plus les objets rapprochés) alors que le punctum remotum n’est généralement pas modifié :
Ce défaut est corrigé par des lentilles convergentes dont la distance focale dépend de la position de l’objet à observer (verres à plusieurs foyers ou verres à foyers progressifs).

anomalies de l oeil

NB: Les valeurs du PP données ici sont des moyennes, elles donnent un ordre d’idée.

UNE AUTRE PROPOSITION DE COURS

1. Structure de l’oeil réelVoici le schéma légendé d’un oeil, mettant en évidence ses différentes parties :


• La cornée constitue l’interface entre le milieu extérieur et l’intérieur de l’œil. C’est par la cornée que les rayons lumineux pénètrent dans l’œil.

• L’iris est un disque percé en son centre d’un disque noir, lapupille. L’iris a la propriété de se modifier selon la luminosité ambiante afin de moduler la quantité de lumière qui passera par la pupille.

• Le cristallin est une structure transparente, qui peut être déformée sous l’action de muscles, appelés muscles ciliaires, afin de permettre « une mise au point » (accommodation) de l’image qui se formera sur la rétine.

• Larétine est le fond de l’œil. Elle est tapissée de cellules sensibles à la lumière. On en trouve deux types :
– les cônes permettant de distinguer les couleurs
– les bâtonnets sensibles à la luminosité.
L’information lumineuse est collectée par le biais de fibres nerveuses qui se rassemblent en un nerf, lenerf optique.

• Lafovéa est une partie de la rétine comportant un grand nombre de cellules photosensibles. C’est la fovéa qui assure la zone centrale de la vision, cruciale par exemple pour lire.
2. L’oeil réduitComme nous l’avons vu précédemment, l’œil est constitué par diverses structures. Pour construire le modèle de l’œil réduit, seuls trois éléments seront conservés : l’iris, le cristallin et la rétine.

→ L’iris sera assimilé à un diaphragme permettant de faire varier la quantité de lumière incidente en faisant varier son diamètre d’ouverture.

→ Le cristallin sera assimilé à unelentille convergente.

→ La rétine, quant à elle, sera assimilée à un écran situé à l’arrière de la lentille où les images se formeront. On représente alors l’œil réduit comme :

Remarque :La distance d entre le cristallin et la rétine est une constante, valant approximativement 15 mm pour un œil humain.3. Propagation des rayons lumineux dans l’oeil réduitPour avoir une vision nette d’un objet, les rayons qui nous parviennent de celui-ci doivent alors converger exactement au niveau de la rétine pour former une image :

L’œil ainsi modélisé est un œil emmétrope.

Cependant, il peut arriver que le cristallin soit trop convergent. On parle alors de myopie : l’image de l’objet se forme alors en avant de la rétine.

D’autre part, il peut aussi arriver qu’un œil ait un cristallin qui ne soit pas assez convergent. C’est alors un œil hypermétrope. L’image se formerait derrière la rétine :

Dans ces deux derniers cas, l’image collectée sur la rétine est floue, et l’objet observé sera ainsi vu flou.

L’essentielL’œil est un organe très sophistiqué permettant la vision. Il peut être modélisé par un œil réduit, qui consiste en un diaphragme (iris) disposé devant une lentille convergente (cristallin), elle-même placée devant un écran (la rétine) recueillant l’image ainsi formée. La distance entre la lentille et l’écran est constante. Une vision nette d’un objet correspond à la formation de son image sur la rétine. Si l’image se forme avant ou après, l’objet sera vu flou.

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