Module 3 La lumière et les systèmes optiques. Thème 4 Les lentilles et la vision

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1 Module 3 La lumière et les systèmes optiques Thème 4 Les lentilles et la vision Les types de lentilles Une lentille est un morceau incurvé de matière transparente comme le verre ou le plastique. La lumière est réfractée lorsqu elle traverse une lentille, ce qui fait dévier les rayons. La lentille concave (divergente) est plus mince et plus plate au centre qu au bord. La lumière qui traverse la partie épaisse et incurvée de la lentille dévie davantage que la lumière qui traverse la partie plate. Cela fait diverger ou dévier vers l extérieur les rayons lumineux après qu ils ont traversé la lentille. Lentille biconcave La lentille convexe (convergente) est plus épaisse au centre qu au bord. Cela fait converger ou dévier vers l intérieur les rayons lumineux réfractés. Lentille biconvexe

2 Les lentilles et les images Une image se forme là où convergent (se réunissent) les rayons lumineux qui proviennent d un objet. Les rayons lumineux divergent à partir de points de l objet. La lentille convexe réfracte ces rayons de manière à les réunir. Cependant, la lentille dirige la lumière de la partie gauche de l objet vers la partie droite de l image. De même, la lumière qui provient du haut de l objet est dirigée vers le bas de l image. C est pourquoi une image formée par une lentille biconvexe est parfois à l envers plutôt qu à l endroit. L œil L œil humain comprend une lentille biconvexe (cristallin). Le cristallin capte les rayons lumineux qui proviennent des objets. Par réfraction, le cristallin les fait converger en un point : c est ce qu on appelle la mise au point. C est la mise au point des rayons lumineux qui nous permet de voir les objets. Dans un œil normal, la lentille réfracte la lumière sur une région photosensible située à l arrière de l œil (la rétine).

3 Vision normale Pour un œil "normal", c'est à dire qui ne présente pas de défaut de vision, l'image d'un objet observé se focalise sur la rétine quelle que soit la distance de l'objet. Ceci grâce à l'accommodation du cristallin, très souple, qui se déforme. Toutefois, chez certaines personnes, l œil a une forme allongée. L image se forme alors devant la rétine. Ces personnes sont myopes : elles one de la difficulté à voir les objets éloignés. Œil myope Un œil myope est un œil trop long, ceci se caractérise par une formation de l'image en avant de la rétine. Le nerf optique transmet donc une image floue au cerveau. Plus la source du regard est éloignée et plus l'image sera floue. En revanche, un œil myope sera capable de voir de près, plus la myopie sera forte et plus la distance de vision nette sera courte. Chez d autres personnes, l œil au ne forme raccourcie. L image n a pas le temps de se former avant que la lumière atteigne la rétine. Ces personnes sont hypermétropes : elles ont de la difficulté à voir les objets rapprochés. Œil hypermétrope Un œil hypermétrope est un œil qui a une défaillance visuelle provoquant une vision brouillée en vision de près. Cette hypermétropie peut provenir de deux facteurs : 1. Une malformation du cristallin. 2. Un œil trop court.

4 Une lentille convexe placée devant un œil hypermétrope fait dévier la lumière de façon que l image apparaisse sur la rétine. L'œil hypermétrope corrigé avec un verre convexe Une lentille concave placée devant un œil myope fait reculer l image de sorte qu elle se forme sur la rétine. L'œil myope corrigé avec un verre concave

5 Une comparaison entre l œil et l appareil photo Dans un appareil photo, la lumière est réfractée par la lentille et captée par la pellicule.

6 Faire la mise au point Lorsqu un objet se rapproche de la pellicule de l appareil photo, on doit éloigner la lentille de la pellicule pour conserver la mise au point de l image. L œil humain ne peut pas éloigner le cristallin de la rétine. Par contre, les muscles ciliaires peuvent modifier la forme du cristallin. Quand on regarde un objet qui se rapproche, les muscles ciliaires font bomber le cristallin au centre. C est ce qui permet de maintenir la mise au point de l image sur la rétine sans changer la forme du globe oculaire. Le processus s appelle accommodation. Plus on vieillit, plus le cristallin perd sa capacité de changer de forme et il ne peut plus s épaissir pour faire la mise au point des objets rapprochés. Cette incapacité se nomme presbytie. Punctum proximum est le point le plus rapproché sur lequel on peut faire la mise au point sur un objet. Punctum remotum est le point le plus éloigné sur lequel on peut faire la mise au point sur un objet. Le punctum proximum est d environ 25 cm pour les adultes et 7 cm pour les bébés.

7 Laisser entrer la lumière Le diaphragme est le dispositif qui permet de régler l ouverture d une lentille ou d un système optique. L obturateur est le dispositif qui limite le passage de la lumière. Plus l ouverture du diaphragme est grande, plus de lumière entre dans l appareil photo. Plus l obturateur reste ouvert longtemps, plus il laisse entrer de lumière. Dans l œil humain, l iris qui est l anneau de couleur, fonctionne comme le diaphragme d un appareil photo. Lorsqu il y a peu de lumière, l iris agrandit son ouverture pour y laisser plus de lumière. Cette ouverture est la pupille (centre noir de l œil). L ajustement naturel de la taille de la pupille est le réflexe iridien. Voir l image À l arrière de l appareil photo, il y a la pellicule. L image est concentrée sur cette matière photosensible. L énergie lumineuse cause des changements chimiques sur la pellicule qui lui permettent d enregistrer l image. Dans l œil humain, c est la rétine qui est sensible à la lumière. Lorsque les cellules de l arétine détectent de la lumière, elles émettent des petites impulsions électriques transmises par le nerf optique vers le cerveau. Là où le nerf optique pénètre dans la rétine, il n y a aucune cellule photosensible. C est la tache aveugle. Fermez l'œil droit et fixez le carré. Approchez vous à environ 30 centimètres. A un certain moment, vous ne verrez plus le rond noir. Si vous le voyez encore, éloignez vous ou rapprochez vous jusqu'à ce qu'il disparaisse. De même, vous pouvez regardez le cercle noir en fermant l'œil gauche Les parties d un appareil photo sont contenues dans un boîtier rigide et à l épreuve de la lumière. Dans les yeux ce sont des couches de tissus qui tiennent les parties ensemble. L œil est rempli de liquides appelés humeurs qui conservent sa rigidité. Les humeurs aident aussi à réfracter la lumière qui pénètre l œil.