Jette un œil! Ce dossier contient : - Étude de l œil et de la vision (1 ère partie) - Simulation de l œil sur banc optique (2 ème partie)

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1 Jette un œil! Ce dossier contient : - Étude de l œil et de la vision ( ère partie) - Simulation de l œil sur banc optique (2 ème partie) - Simulation de l œil avec correction (3 ème partie) - Choix d une lentille (4 ème partie)

2 Jette un œil Objectifs : - Mettre en œuvre quelques expériences permettant la visualisation des différents spectres d émission, - Utiliser les lampes, spectroscopes et réseaux disponibles en plateforme de prêt ou sur le site de la Coupole, - Réinvestir les capacités et les connaissances développées lors de séquences menées au lycée ou à la Coupole, en situation de CCF. Organisation de la séquence : - Une séance de h pour l étude de l œil et de la vision, en salle informatique pour l utilisation du petit logiciel sur l œil - Une séance de 2h à 3h en salle de TP Matériel : - La valise et le banc optique de la plateforme de prêt, une règle - Un ordinateur pour l application sur l œil et les animations GeoGebra 2

3 ère partie : étude de l œil et de la vision - structure de l œil En utilisant le logiciel «œil» (anatomie) compléter le schéma et le texte suivant : Mots clés : Cristallin - Muscles ciliaires Rétine - Convergente Le cristallin est une lentille..il est retenu par des Pour voir correctement un objet, son image doit se former sur la..où se trouvent les photorécepteurs (cônes et bâtonnets). La distance entre le centre du cristallin et la rétine est d environ 7 mm. Dans la suite du document nous utiliserons le logiciel «œil» (formation de l image) et l animation à l adresse suivante : 2- œil normal Mots clés : Repos Contractent Distance focale Flou Naturellement Bombe Convergent- Derrière - Diminue Vision de loin : (objet à l infini) Lorsqu un œil ne présente pas de défauts, l image d un objet lointain se forme.sur la rétine. La profondeur de l œil est égale à la L œil normal est donc au., il ne fatigue pas. Vision de près : 3

4 L image se forme alors. la rétine, donc on devrait voir Pour remédier à cela, les muscles ciliaires se.. et le cristallin se.. ; il devient plus Sa distance focale et l image se forme à nouveau sur la rétine. On dit que l œil accommode (cela entraine une fatigue). Petite expérience : Pour se rendre compte de la fatigue de l œil lors de l accommodation Fermer les yeux quelques secondes puis regarder au loin : on obtient l image nette sans difficulté. Fermer les yeux à nouveau quelques secondes puis regarder un objet proche. Il faut faire un effort pour adapter la vision ( c est l accommodation). 3- œil hypermétrope Mots clés : Floue - Arrière Convergentes - Accommodant Convergent Correctement Un œil Hypermétrope est un œil pas assez.l image se forme en. de la rétine. L œil hypermétrope ne peut voir.un objet à l infini qu en Il fatigue vite. Il a une vision.. des objets à courte distance. La correction de l œil sera faite avec des lentilles. 4

5 4- œil myope Mots clés : Avant Près - Divergentes Net Convergent Un œil myope est un œil trop..l image se forme en de la rétine. Un œil myope ne pourra jamais voir..de loin. Par contre un œil myope voit bien de.. La correction de l œil sera faite avec des lentilles.. 5- à retenir œil.. correction avec une lentille. œil correction avec une lentille.. 5

6 2 ème partie : simulation du fonctionnement de l œil sur banc optique - questionnement D après l étude réalisée durant la première partie, répondez aux questions suivantes : A quel type de lentille peut-on assimiler le cristallin? Sachant que cette lentille équivalente possède une distance focale voisine de 20 mm, indiquer quelle est la lentille la plus appropriée parmi celles fournies. Indiquer sa distance focale f : f = mm = cm 2- montage Nous allons schématiser l œil par le montage optique présenté ci-dessous : OA = 3 cm OA B A objet O A Axe optique L E 6

7 Que sont les éléments L et E de ce montage? A quoi correspondent-ils dans la schématisation de l œil? Réaliser ce montage sur le banc optique fourni. L objet-source lumineux sera placé à la graduation 0. On fera coulisser l écran E jusqu à obtenir une image nette. 3- exploitation Compléter le tableau suivant (arrondir à l unité si nécessaire) : OA (cm) OA (cm) f (cm) ' OA + OA f Que constatez-vous? 4- construction géométrique À l aide des mesures effectuées précédemment, tracer sur le document Tracé (annexe ) : - la position de l écran - le parcours des rayons lumineux - l image A B de l objet A B Après avoir ouvert le fichier œilnormal.ggb, vérifier vos éléments de construction. 7

8 3 ème partie : simulation de fonctionnement de l œil avec correction - étude de l hypermétropie D après l étude réalisée durant la première partie, indiquer quel défaut présente l œil hypermétrope? Afin de schématiser cette situation, nous allons rapprocher l écran de la lentille L (en laissant L fixe) telle que OA = 7 cm. Après avoir effectué ce déplacement, positionner entre la source et L une lentille L 2 qui permettra de corriger ce défaut et d obtenir une image nette sur l écran. Lentille choisie : f 2 = mm = cm Distance (objet-source/l 2 ) : O A = cm A l aide des mesures effectuées précédemment, tracer sur le document Tracé 2 (annexe 2) : - la position de la lentille L 2 et de son centre optique - les foyers objet et image de L 2 - le parcours des rayons lumineux - l image A B de l objet A B Après avoir ouvert le fichier oeilhypermétrope.ggb, vérifier vos éléments de construction. 2- étude de la myopie D après l étude réalisée durant la première partie, indiquer quel défaut présente l œil myope? Repositionner les éléments optiques sur votre banc aux mêmes positions qu au montage de la 2 e partie. Afin de schématiser la situation de myopie, nous allons éloigner l écran de la lentille L (en laissant L fixe) telle que OA = 0 cm. Après avoir effectué ce déplacement, positionner entre la source et L une lentille L 2 qui permettra de corriger ce défaut et d obtenir une image nette sur l écran. Lentille choisie : f 2 = mm = cm Distance (objet-source/l 2 ) :O A = cm Après avoir ouvert le fichier oeilmyope.ggb, vérifier la cohérence de la construction géométrique proposée avec votre montage. 8

9 4 ème partie : choix d une lentille Un patient se rend chez son ophtalmologue qui lui déclare qu il souffre d une forte hypermétropie. En conséquence, il devra porter des lunettes dont les verres sont des lentilles convergentes d au moins 8 dioptries. L objectif de cet exercice est de confirmer les déclarations de l ophtalmologue. - utilisation du fichier choixlentille.ggb Sur ce document, un objet A B, de cm de hauteur, se trouve à 30 cm du cristallin représenté par une lentille L. La rétine est schématisée par un écran situé à,67 cm du cristallin. Le foyer image F de la lentille L se trouve à une distance EF derrière la rétine. En utilisant ce fichier, réaliser les réglages suivants : ) Choisir une distance EF simulant une forte hypermétropie. 2) Choisir une distance focale f 2 du verre correcteur (représenté par la lentille L 2 ) permettant de former l image A B sur la rétine (il sera nécessaire de zoomer sur la zone où se forme l image) 2- exploitation ) Relever la valeur de f 2 : f 2 = cm = m 2) En déduire la valeur de la vergence C de la lentille constituant le verre correcteur : C = f = dioptries 3) Le résultat est-il en accord avec les déclarations de l ophtalmologue? 9

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