L œil PCSI Lycée Dupuy de Lôme E. Ouvrard (PCSI Lycée Dupuy de Lôme) Optique géométrique 1 / 15
1 L œil Modélisation œil au repos Accommodation Principe Exemple Taille perçue Défauts de l œil Les définitions Myopie 2 Systèmes optiques Loupe Exemple Fonctionnement optimal Microscope Constitution Grossissement commercial E. Ouvrard (PCSI Lycée Dupuy de Lôme) Optique géométrique 2 / 15
L œil Modélisation Accommodation La distance cristallin-rétine reste fixe. Pour accommoder, l œil modifie la vergence du cristallin E. Ouvrard (PCSI Lycée Dupuy de Lôme) Optique géométrique 3 / 15
L œil œil au repos Punctum remotum C est la distance où se trouve un objet observé par l œil au repos, notée d pr Pour l œil normal, d pr = d cr E. Ouvrard (PCSI Lycée Dupuy de Lôme) Optique géométrique 4 / 15
L œil œil au repos Punctum remotum C est la distance où se trouve un objet observé par l œil au repos, notée d pr Pour l œil normal, d pr = d cr E. Ouvrard (PCSI Lycée Dupuy de Lôme) Optique géométrique 4 / 15
L œil œil au repos Punctum remotum C est la distance où se trouve un objet observé par l œil au repos, notée d pr Pour l œil normal, d pr = F d cr E. Ouvrard (PCSI Lycée Dupuy de Lôme) Optique géométrique 4 / 15
L œil œil au repos Punctum remotum C est la distance où se trouve un objet observé par l œil au repos, notée d pr Pour l œil normal, d pr = F d cr Vergence au repos V repos = 1 1 d cr 1, 7.10 3= 59 Dioptries E. Ouvrard (PCSI Lycée Dupuy de Lôme) Optique géométrique 4 / 15
L œil Accommodation Principe F Vision au repos d cr E. Ouvrard (PCSI Lycée Dupuy de Lôme) Optique géométrique 5 / 15
L œil Accommodation Principe F d cr E. Ouvrard (PCSI Lycée Dupuy de Lôme) Optique géométrique 5 / 15
L œil Accommodation Principe F Vision de près d cr Accommodation Les muscles modifient la courbure des dioptres du cristallin afin d augmenter sa vergence pour former l image de l objet observé sur la rétine Punctum proximum C est la distance minimum dde vision de l œil. Pour l œil normal, d pp = âge de la personne cm E. Ouvrard (PCSI Lycée Dupuy de Lôme) Optique géométrique 5 / 15
L œil Accommodation Exemple Une personne de 25 ans a un œil qualifié de normal. La vergence du cristallin au repos est V 0 = 60 diopries. Déterminer la vergence V 1 du cirstallin associée le punctum proximum. E. Ouvrard (PCSI Lycée Dupuy de Lôme) Optique géométrique 6 / 15
L œil Accommodation Exemple Une personne de 25 ans a un œil qualifié de normal. La vergence du cristallin au repos est V 0 = 60 diopries. Déterminer la vergence V 1 du cirstallin associée le punctum proximum. Au repos, l objet observé est à l infini, la distance cristallin-rétine correspond à la distance focale du cristallin : d cr = 1 V 0 E. Ouvrard (PCSI Lycée Dupuy de Lôme) Optique géométrique 6 / 15
L œil Accommodation Exemple Une personne de 25 ans a un œil qualifié de normal. La vergence du cristallin au repos est V 0 = 60 diopries. Déterminer la vergence V 1 du cirstallin associée le punctum proximum. Au punctum proximum, on applique la relation de conjugaison avec : OA= d pp et OA =+d cr = 1 V 0 1 donc 1 OA OA = 1 f V 0 + 1 = V 1 d pp Soit V 1 = V 0 + 1 d pp = 60+4=64 dioptries E. Ouvrard (PCSI Lycée Dupuy de Lôme) Optique géométrique 6 / 15
L œil Taille perçue d cr E. Ouvrard (PCSI Lycée Dupuy de Lôme) Optique géométrique 7 / 15
L œil Taille perçue d cr E. Ouvrard (PCSI Lycée Dupuy de Lôme) Optique géométrique 7 / 15
L œil Taille perçue α d cr Taille perçue par l œil La taille perçue d un objet est proportionnelle à l angle α sous lequel est vu cet objet Avec un seul œil, nous somme incapables de déterminer la distance nous séparant d un objet. E. Ouvrard (PCSI Lycée Dupuy de Lôme) Optique géométrique 7 / 15
L œil Défauts de l œil Les définitions œil normal d pr à l œil myope d pp œil hypermétrope d pr d pp d pr d pp E. Ouvrard (PCSI Lycée Dupuy de Lôme) Optique géométrique 8 / 15
L œil Myopie Correction de la myopie La vergence du cristallin d un œil myope au repos est trop forte. On doit donc accoler à cet œil une lentille afin de corriger ce défaut. Application La distance cristallin-rétine est d = 17 mm. Une personne myope ne peut voir nettement des objets au delà de L max = 10 m. Quelle doit être la vergence de la lentille correctrice? E. Ouvrard (PCSI Lycée Dupuy de Lôme) Optique géométrique 9 / 15
L œil Myopie Correction de la myopie La vergence du cristallin d un œil myope au repos est trop forte. On doit donc accoler à cet œil une lentille divergente afin de corriger ce défaut. Application La distance cristallin-rétine est d = 17 mm. Une personne myope ne peut voir nettement des objets au delà de L max = 10 m. Quelle doit être la vergence de la lentille correctrice? E. Ouvrard (PCSI Lycée Dupuy de Lôme) Optique géométrique 9 / 15
L œil Myopie Correction de la myopie La vergence du cristallin d un œil myope au repos est trop forte. On doit donc accoler à cet œil une lentille afin de corriger ce défaut. Application La distance cristallin-rétine est d = 17 mm. Une personne myope ne peut voir nettement des objets au delà de L max = 10 m. Quelle doit être la vergence de la lentille correctrice? La vergence de l ensemble (œil+lentille) au repos doit être égale à V eq = Sans correction, la vergence de l œil au repos est égale à V oeil =... La lentille correctrice doit donc avoir une vergence V lent =... E. Ouvrard (PCSI Lycée Dupuy de Lôme) Optique géométrique 9 / 15
Systèmes optiques Loupe Exemple Une personne lit un journal où une lettre a une hauteur h=6 mm. Elle est âgée de 60 ans. Déterminer la valeur maximum de l angle α caractérisant la taille de l image formée sur la rétine de la lettre. α E. Ouvrard (PCSI Lycée Dupuy de Lôme) Optique géométrique 10 / 15
Systèmes optiques Loupe Exemple Une personne lit un journal où une lettre a une hauteur h=6 mm. Elle est âgée de 60 ans. Déterminer la valeur maximum de l angle α caractérisant la taille de l image formée sur la rétine de la lettre. α L œil doit être placé au plus près de la lettre Le punctum proximum est égal à l âge d pp = 40 cm L angle est très faible de sorte que α tanα= h d pp = 0, 6 60 = 10 2 rad E. Ouvrard (PCSI Lycée Dupuy de Lôme) Optique géométrique 10 / 15
Systèmes optiques Loupe Exemple Cette personne intercale une loupe entre son œil et le journal. Déterminer la position et la taille de l image de la lettre formée par la loupe En déduire l angle α caractérisant la taille de l image formée sur la rétine de la lettre. F Loupe f = 30 cm E. Ouvrard (PCSI Lycée Dupuy de Lôme) Optique géométrique 11 / 15
Systèmes optiques Loupe Exemple Cette personne intercale une loupe entre son œil et le journal. Déterminer la position et la taille de l image de la lettre formée par la loupe En déduire l angle α caractérisant la taille de l image formée sur la rétine de la lettre. F Loupe f = 30 cm E. Ouvrard (PCSI Lycée Dupuy de Lôme) Optique géométrique 11 / 15
Systèmes optiques Loupe Exemple Cette personne intercale une loupe entre son œil et le journal. Déterminer la position et la taille de l image de la lettre formée par la loupe En déduire l angle α caractérisant la taille de l image formée sur la rétine de la lettre. F Loupe f = 30 cm E. Ouvrard (PCSI Lycée Dupuy de Lôme) Optique géométrique 11 / 15
Systèmes optiques Loupe Exemple Cette personne intercale une loupe entre son œil et le journal. Déterminer la position et la taille de l image de la lettre formée par la loupe En déduire l angle α caractérisant la taille de l image formée sur la rétine de la lettre. α F Loupe f = 30 cm E. Ouvrard (PCSI Lycée Dupuy de Lôme) Optique géométrique 11 / 15
Systèmes optiques Loupe Exemple α F Loupe f = 30 cm 1 1 OA = OA + 1 1 f = 20 + 1 30 = 1 60 cm 1 soit OA = 60 cm La taille de l image est H= OA OA α tanα H = = A O+d pp 60.h=.6=18 mm 20 1, 8 60+60 = 1, 5.10 2 rad La personne percevra donc la lettre plus grande que sans la loupe E. Ouvrard (PCSI Lycée Dupuy de Lôme) Optique géométrique 11 / 15
Systèmes optiques Fonctionnement optimal F Grossissement par une loupe Loupe f = 30 cm Lorsque l objet est placé au foyer objet d une loupe, le grossissement de la loupe a pour expression - G loupe = d pp f E. Ouvrard (PCSI Lycée Dupuy de Lôme) Optique géométrique 12 / 15
Systèmes optiques Fonctionnement optimal α F Grossissement par une loupe Loupe f = 30 cm Lorsque l objet est placé au foyer objet d une loupe, le grossissement de la loupe a pour expression - G loupe = d pp f E. Ouvrard (PCSI Lycée Dupuy de Lôme) Optique géométrique 12 / 15
Systèmes optiques Fonctionnement optimal α F Grossissement par une loupe Loupe f = 30 cm Lorsque l objet est placé au foyer objet d une loupe, le grossissement de la loupe a pour expression - G loupe = d pp f E. Ouvrard (PCSI Lycée Dupuy de Lôme) Optique géométrique 12 / 15
Systèmes optiques Microscope Constitution F obj F obj F oc F oc Objectif Oculaire E. Ouvrard (PCSI Lycée Dupuy de Lôme) Optique géométrique 13 / 15
Systèmes optiques Microscope Constitution Principe du microscope Le microscope des constitué d un objectif et d un oculaire. E. Ouvrard (PCSI Lycée Dupuy de Lôme) Optique géométrique 14 / 15
Systèmes optiques Microscope Constitution F obj F obj Objectif Principe du microscope Le microscope des constitué d un objectif et d un oculaire. L objectif donne une image intermédiaire agrandie de l objet observé E. Ouvrard (PCSI Lycée Dupuy de Lôme) Optique géométrique 14 / 15
Systèmes optiques Microscope Constitution F obj F obj Objectif Principe du microscope Le microscope des constitué d un objectif et d un oculaire. L objectif donne une image intermédiaire agrandie de l objet observé E. Ouvrard (PCSI Lycée Dupuy de Lôme) Optique géométrique 14 / 15
Systèmes optiques Microscope Constitution F obj F obj F oc F oc Objectif Oculaire Principe du microscope Le microscope des constitué d un objectif et d un oculaire. L objectif donne une image intermédiaire agrandie de l objet observé E. Ouvrard (PCSI Lycée Dupuy de Lôme) Optique géométrique 14 / 15
Systèmes optiques Microscope Constitution F obj F obj F oc F oc Objectif Oculaire Principe du microscope Le microscope des constitué d un objectif et d un oculaire. L objectif donne une image intermédiaire agrandie de l objet observé L oculaire forme de cette image intermédiaire une image à l infini pour une observation sans accommodation Pour un œil normal, le foyer objet de l oculaire doit se situé au niveau de l image intermédiaire. E. Ouvrard (PCSI Lycée Dupuy de Lôme) Optique géométrique 14 / 15
Systèmes optiques Microscope Grossissement commercia Fobj F obj Foc F oc Objectif Oculaire Grandissement de l objectif Le grandissement de l objectif γ obj dépend de la vergence de l objectif ainsi que de l encombrement du microscope. Grossissement commercial de l oculaire L oculaire a ici le rôle d une loupe G oc = d pp f oc E. Ouvrard (PCSI Lycée Dupuy de Lôme) Optique géométrique 15 / 15
Systèmes optiques Microscope Grossissement commercia Fobj F obj Foc F oc Objectif Oculaire Grandissement de l objectif Le grandissement de l objectif γ obj dépend de la vergence de l objectif ainsi que de l encombrement du microscope. Grossissement commercial de l oculaire L oculaire a ici le rôle d une loupe G oc = d pp f oc E. Ouvrard (PCSI Lycée Dupuy de Lôme) Optique géométrique 15 / 15
Systèmes optiques Microscope Grossissement commercia Fobj F obj Foc F oc Objectif Oculaire Grandissement de l objectif Le grandissement de l objectif γ obj dépend de la vergence de l objectif ainsi que de l encombrement du microscope. Grossissement commercial de l oculaire L oculaire a ici le rôle d une loupe G oc = d pp f oc Grossissement commercial du microscope G micro = γ obj.g oc E. Ouvrard (PCSI Lycée Dupuy de Lôme) Optique géométrique 15 / 15