BTS Systèmes Photoniques Analyse et Mise en Œuvre D un Système

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1 BTS Systèmes Photoniques Analyse et Mise en Œuvre D un Système SP-TP AMS Frontofocomètre Fonction globale du système : e frontofocomètre est un instrument d optique permettant de mesurer la puissance frontale image d'un verre de lunette. Cet appareil permet de mesurer la puissance sphérique des verres et de trouver le centre optique. Il permet aussi de trouver la puissance et l'axe du cylindre d'un verre astigmate. ors d'un décentrement du verre, il permet de trouver la puissance prismatique nécessaire à la correction d'un strabisme. a puissance frontale est à distinguer de la puissance focale. a puissance frontale correspond à l'inverse de la distance frontale mesurée de la surface du verre au foyer du verre par opposition à la puissance focale qui est l'inverse de la distance focale mesurée du plan principal au foyer du verre. e frontofocomètre indique la puissance des verres en dioptrie. bjectifs du TP: Prise en main du frontofocomètre Découverte de l'œil et des différentes amétropies. Contrôle d'équipements. Compréhension du fonctionnement du frontofocomètre et tracés optiques correspondants. Matériel nécessaire : Deux frontofocomètres ainsi que des verres et équipements à contrôler. Un dossier ressource sur l'œil (Annexe ) ainsi qu'un fichier exécutable sur le moodle. Un dossier technique sur le frontofocomètre. BTS SP - Analyse et Mise en Œuvre des systèmes Frontofocomètre Page /0

2 SPŔ TP AMS. Utilisation du Frontofocomètre. Après avoir pris connaissance du fonctionnement de l'œil et des défauts de vision, prenez en main le frontofocomètre à l'aide du dossier ressource. Q. Puissance de verres Vous devez retrouver les puissances des verres fournis et les ranger dans les pochettes correspondantes. Q2. Contrôle d'équipements Vérifiez l'adéquation entre les équipements fournis (montures équipées de verres) et les fiches clients. Si nécessaire, précisez les erreurs constatées. Appelez l'enseignant pour vérification. Nom du client : M. Mangin Nom du contrôleur : Informations monture Marque de la monture et référence Informations clients Œil droit Œil gauche /2 Ecart pupillaire Hauteur pupillaire Prescription en V Nom du client : Mme FAVIER Nom du contrôleur : Informations monture Marque de la monture et référence Informations clients Œil droit Œil gauche /2 Ecart pupillaire Hauteur pupillaire Prescription en V BTS SP - Analyse et Mise en Œuvre des systèmes Page 2/0

3 SPŔ TP AMS 2. Principe optique du frontofocomètre.. Que mesure cet instrument? Il permet de mesurer la puissance d'une lentille que celle-ci soit convergente ou divergente. Toute lentille possède deux points principaux H et H. Sa distance focale qui est définie par la distance H' F'. H H F F S S n définit également la distance frontale par la distance S F. e frontofocomètre ne mesure pas véritablement la puissance focale (inverse de la distance focale de la lentille), mais la puissance frontale (inverse de la distance frontale de la lentille). a différence parait subtile lorsque l'on raisonne dans l'approximation de Gauss dans le cas de lentilles minces, mais le devient beaucoup moins dans le cas de lentilles épaisses. e frontofocomètre est utilisé par les opticiens lunetiers qui ont besoin de mesurer la puissance des verres qu'ils ont à monter dans les montures, à les centrer et les orienter. es verres de lunetterie sont des ménisques les plus minces possibles (pour que le verre et donc les lunettes restent les plus légères possibles). 2. Identification des éléments du dispositif : n donne le schéma de principe optique du frontofocomètre : Index fixe imbe Miroir de renvoi oupe Source bjectif lunette Index fixe Test réglable bjectif de mesure (collimateur) Rapporteur orientable culaire réglable entille à tester BTS SP - Analyse et Mise en Œuvre des systèmes Page 3/0

4 SPŔ TP AMS Q3. Retrouver, sur le frontofocomètre X75 démonté, les différents éléments figurant sur ce schéma. Faire valider par un professeur. Q4. Indiquer, par des flèches rouges, sur le schéma précédent, les degrés de liberté des éléments mobiles du dispositif. 3. Tracés optiques n modélise les lentilles du dispositif par des lentilles minces. Q5. Compléter la feuille jointe (Feuille réponse : tracés optiques) pour déterminer dans chacun des 3 cas le tracé des rayons depuis la cible jusqu à l œil dans les conditions d utilisation. En déduire la position que doit occuper le test réglable dans chaque cas. 4. Principe de détermination de la vergence ou puissance optique d une lentille à tester n raisonne sur les cas et 2 étudiés en annexe 2 et qui permettent de décrire le principe optique du frontofocomètre pour une lentille à tester de puissance frontale positive (lentille convergente). Q6. Reconnaitre les lentilles qui figurent dans ces tracés ainsi que les foyers objet et image indiqués sur les figures : symbole C V nom Foyer objet Foyer image Q7. Compléter la chaine suivante permettant de suivre la position des objets et images successifs. T et T désignent les positions du test dans les cas et 2. Cas : T C F... '... Cas 2 : T C V F ' '... Comparer les deux chaines. n donne la relation de conjugaison de Newton (avec origines aux foyers) pour une lentille mince : FA F A f image. 2 ' ' ' avec A objet, A image, F foyer objet, F foyer image et f distance focale Q8. Appliquer cette relation à la lentille C dans le cas de la figure 2. n désignera sa distance focale image par f C. BTS SP - Analyse et Mise en Œuvre des systèmes Page 4/0

5 SPŔ TP AMS Q9. Montrer que l on a : TT ' P f où P désigne la puissance de la lentille avec P 2 ' C P est positive pour une lentille convergente et négative pour une lentille divergente. f. ' V Q0. En déduire que le déplacement de T à T sur l échelle indique directement la valeur de la puissance de la lentille inconnue. (En assimilant la lentille à tester à une lentille mince, on assimile la puissance focale de la lentille à sa puissance frontale indiquée par le frontofocomètre.) Contraintes sur la mise en position de la lentille à tester Q. En utilisant les tracés optiques (cas, 2 et 3 feuille réponse ) expliquer pourquoi il est nécessaire de placer la lentille à tester (V) dans le plan focal image de la lentille C. Q2. n souhaite déterminer l effet d un désalignement du centre optique de la lentille à tester avec les centres optiques des autres éléments du dispositif. n raisonne dans le cas d une lentille V de puissance positive (lentille convergente) Compléter les tracés sur la feuille (Feuille réponse 2). En déduire l effet d une translation de V parallèlement à elle-même. BTS SP - Analyse et Mise en Œuvre des systèmes Page 5/0

6 SPŔ TP AMS Noms :... Prénoms : bservations : Note Utilisation du Frontofocomètre : / 6 Q 2 Q2 4 Tracés optiques : / 4 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q0 Q Q2 3 3 BTS SP - Analyse et Mise en Œuvre des systèmes Page 6/0

7 Annexe SPŔ TP AMS es défauts de vision (voir aussi oeil.exe sur le moodle) a vision normale : œil emmétrope orsque l œil ne présente aucun défaut visuel, l image des objets proches ou lointains se forme sur la rétine. e cristallin se bombe en fonction des distances afin de restituer une image nette : c est l accommodation. Cette dernière fonctionne à partir d une dizaine de centimètres, jusqu à l infini. Principaux défauts de vision : Si l image ne se forme pas correctement sur la rétine, la vision est floue ou déformée. Ce défaut optique nommé amétropie, peut correspondre à la myopie, l hypermétropie ou l astigmatisme. Par ailleurs, à partir de quarante ans, nul n échappe à la presbytie. Pour restituer une vision normale, la correction de la vue consiste à former une bonne image sur la rétine et ceci à l aide de verres correcteurs ou de lentilles de contact. Dans le monde, une personne sur cinq porte des lunettes. a myopie a myopie est un défaut de vision dû à un œil «trop long» et l image, au lieu de se former sur la rétine, se forme en avant de celle-ci. e myope voit mal de loin mais bien de près. Pour le myope, la distance de vision nette est d autant plus courte que la myopie est forte. es signes révélateurs de la myopie : Vous plissez les yeux pour voir net de loin ; Vous croisez vos amis dans la rue sans les reconnaître ; Vous écrivez le nez collé à votre feuille. a correction de la myopie a myopie se corrige grâce à un verre ou une lentille négative (ou concave, divergente). image est repoussée sur la rétine. Plus la myopie est importante, plus les verres de lunettes sont épais au bord et lourds, ce qui est inesthétique, inconfortable et limite le choix des montures. hypermétropie hypermétropie est un défaut visuel dû à un œil «trop court» et l image se forme en arrière de la rétine. hypermétrope voit mieux de loin que de près. En cas de faible hypermétropie, la personne voit correctement de loin, mais au prix d un effort (accommodation) pouvant provoquer de la fatigue ou des maux de tête. es signes révélateurs de l hypermétropie : vous avez des maux de tête, les yeux qui tirent. Chez l enfant l hypermétropie s accompagne souvent d un strabisme. BTS SP - Analyse et Mise en Œuvre des systèmes Page 7/0

8 Annexe SPŔ TP AMS a correction de l hypermétropie hypermétropie se corrige grâce à un verre ou une lentille positive (ou convexe, convergente). image est ramenée sur la rétine. es verres de lunettes qui corrigent l hypermétropie sont épais au centre et fins sur les bords. Ils ont un effet grossissant qui augmente avec la puissance des verres. astigmatisme astigmatisme est un défaut de vision généralement dû à la courbure de la cornée, dont la forme est légèrement ovale au lieu d être sphérique. astigmate a une vision imprécise de près comme de loin. astigmatisme peut se combiner avec d autres défauts visuels comme la myopie, l hypermétropie ou la presbytie. es signes révélateurs de l astigmatisme : astigmate confond les signes proches comme le h, le m et le n. a correction de l astigmatisme : astigmatisme se corrige à l aide d un verre torique dont les courbures compensent celles de la cornée. Un verre torique peut être considéré comme l'association d'un verre sphérique + une lentille cylindrique : Exemples de surface torique : une chambre à air, un donut En réalité, le verre torique a deux rayons de courbure différents sur des axes perpendiculaires que l'on appelle méridiens. a presbytie a presbytie est une évolution naturelle de la vue qui concerne tout le monde à partir de la quarantaine. Cela se manifeste par une vision de près plus floue qui résulte d une perte de souplesse du cristallin, celui-ci se bombe insuffisamment et l accommodation devient plus difficile. Ce phénomène est comparable à l autofocus d un appareil photo qui n assurerait plus la mise au point. Il en résulte une difficulté croissante à voir de près avec l'âge. es signes révélateurs de la presbytie : Vos bras ne sont plus assez longs pour lire le journal. Vous vous approchez de la lumière pour mieux lire. a correction de la presbytie : Si vous n avez jamais porté de lunettes, vous avez le choix entre plusieurs solutions : es simples lunettes de lecture qui ne corrigent que la vision de près, à environ 40 cm. Pour voir de loin, vous devez en permanence les ôter ou regarder par-dessus. Des lunettes équipées de verres mi-distance. Ils permettent de voir de près et dans un champ de vision plus étendu comme par exemple tout ce qui se trouve sur votre bureau et les personnes qui vous entourent. es verres progressifs : Ils assurent une vision nette à toutes les distances. Vous regardez dans la partie supérieure du verre pour voir de loin, dans la partie centrale pour voir à mi-distance et dans la partie inférieure pour voir de près. BTS SP - Analyse et Mise en Œuvre des systèmes Page 8/0

9 FEUIE REPNSE : TRACES PTIQUES Cas : sans lentille à mesurer C F C F C F Cas 2 : avec une lentille à mesurer vergence V positive C V F V F C F C F Cas 3 : avec une lentille à mesurer vergence V négative C V F C F C F F V BTS SP - Analyse et Mise en Œuvre des systèmes Page 9/0

10 FEUIE REPNSE 2 : EFFET TRANSATIN DE A ENTIE A TESTER Cas 2 : avec une lentille à mesurer vergence V positive C V F V F C F C F V Cas 2 : avec une lentille à mesurer vergence V positive DESAIGNEE C F V F C F C F BTS SP - Analyse et Mise en Œuvre des systèmes Page 0/0