EXERCICE I SVT et Sciences Physiques (8 points) L œil présente toutes les caractéristiques d un système optique complexe permettant la réception des rayons lumineux : des muscles assurant sa mobilité, des structures transparentes laissant passer la lumière, une structure photoréceptrice (la rétine). Document 1 Ce graphique présente les variations de l acuité visuelle. L acuité visuelle correspond au degré de finesse avec lequel sont perçus les détails d un objet. Document 2 Densité des photorécepteurs d un bord à l autre de la rétine 1 D'après Neurosciences DeBoeck Université
Document 3 Sur les schémas suivants sont représentés un objet AB ainsi que son image A'B'. Les schémas a et b représentent la modélisation du système oculaire avant et après accommodation. QUESTIONS : 1. En utilisant vos connaissances, présenter le rôle de la rétine dans la vision. 2. La rétine possède deux types de cellules sensibles à la lumière : les cônes et les bâtonnets. En utilisant vos connaissances, comparer le fonctionnement des cônes à celui de bâtonnets. 3. Exploiter le document 2 pour indiquer la répartition des cônes et des bâtonnets dans la rétine. 4. En vous aidant des documents 1 et 2, préciser puis expliquer les différences d'acuité visuelle de la fovéa et de la rétine périphérique. 5. L œil est constitué entre autres d un cristallin et d une rétine. Si on devait constituer un modèle optique de l œil, par quoi devrait-on remplacer le cristallin et la rétine? 6. Sur le schéma du document 3 reproduit en annexe, représenter sur chaque schéma (a et b) au moins deux rayons lumineux joignant les points B et B et indiquer la position du foyer image noté F. Vous justifierez vos tracés. 7. Dans quel cas (a ou b) l image observée est-elle floue et dans quel cas est-elle nette? Expliquer pourquoi. 2
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EXERCICE II Sciences Physiques (6 points) Document 1 «[ ] les géomètres appellent rayons, les rayons visuels par analogie avec les rayons solaires et les rayons du feu : en effet, les plus anciens d entre eux considéraient que la vision est au moyen d un rayon qui sort de l œil pour aboutir à l objet vu, le rayon produisant ainsi la vision. [ ] Quant à ceux qui considèrent que la vision est produite par le renvoi d une forme de l objet vu à l œil, ils estiment que le rayon est la lumière qui se propage depuis l objet vu suivant des trajectoires rectilignes se rencontrant au centre de l œil [ ]» «Une trop forte lumière blesse les yeux. La vision ne provient donc pas de l émission de l œil vers l objet, mais de l inverse.» C est la déclaration que fait Alhazen [ ]. Extraits tirés du Discours de la lumière d Ibn al-haytham (Alhazen) Document 2 Utilisation de lentilles de différentes formes QUESTIONS : 1. A partir du document 1, rappelez les conditions de visibilité d un objet. Vous agrémenterez votre réponse d un schéma où figurera un rayon lumineux. 2. En utilisant vos connaissances et le document 2, rappelez deux manières pour distinguer une lentille convergente d une lentille divergente. 3. Pour réaliser la maquette de l œil réduit, on utilise une lentille sur laquelle est indiqué +5. Que signifie cette indication? Rappelez l unité employée pour cette grandeur. 4. Calculez alors la distance focale f de la lentille utilisée. 4
EXERCICE III SVT (6 points) Question 1 L image ci-dessous représente ce que perçoit un jeune individu atteint d'une rétinite pigmentaire. Au cours de la consultation, son ophtalmologue lui explique que son problème est dû à une : Cochez la ou les réponses exactes Maladie qui ne touche que la rétine périphérique Détérioration des photorécepteurs rétiniens Opacification du cristallin Détérioration du nerf optique Question 2 Les cônes (dont il existe trois types) et les bâtonnets sont des photorécepteurs rétiniens dont les propriétés déterminent la vision du monde. Pour réaliser le graphique ci-dessous, les photorécepteurs ont été exposés à des longueurs d'ondes différentes. Pour chaque longueur d'onde, le photorécepteur a été soumis d'abord à une intensité lumineuse très faible, puis de plus en plus forte (mesurée en lux). Le graphique représente l'intensité lumineuse minimale pour laquelle le photorécepteur réagit. Document : intensité minimale de stimulation des photorécepteurs en fonction de la longueur d'onde Document de référence : 5
D après cette étude, on peut dire que : Dans chaque proposition, cochez vrai ou faux Vrai Faux A. seuls les bâtonnets sont stimulés dans un endroit très peu éclairé B. les cônes sont stimulés quelle que soit l intensité de l éclairement C. les bâtonnets présentent une sensibilité maximale dans le bleu et le rouge D. chaque type de cône possède une sensibilité maximale pour une couleur donnée Question 3 Le daltonisme Est dû à l absence de bâtonnets dans la rétine Peut s expliquer par une modification des pigments rétiniens Correspond toujours à l absence de perception du rouge Peut apparaître au cours de la vie Question 4 : Les cellules photoréceptrices Sont directement reliées au nerf optique Sont capables de convertir un stimulus lumineux en un message nerveux Contiennent plusieurs sortes de pigments 6
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Nom : ANNEXE A RENDRE AVEC LA COPIE ANNEXE DE L EXERCICE I Document 3 8
Correction du devoir du 6 novembre 2013 Partie SVT Exercice 1 : thème «représentation visuelle du monde» (5pts) Barème Réponses attendues 1pt 1- Rétine tissu sensible à la lumière convertit les rayons lumineux en message nerveux. 0.5pt 0.5pt 2- bâtonnets stimulés pour une faible intensité lumineuse. cônes sensibles aux radiations colorées (rouge, vert et bleu) exigeant une forte luminosité. 0.5pt 0.25pt 0.5pt 0.25pt 3- cônes très nombreux au niveau de la fovéa. densité : 150000 cellules/mm 2 bâtonnets répartis sur toute la rétine périphérique. densité : 150000 cellules/ mm 2 maximum à 20 d'excentricité puis décroissance moins marquée que celle des cônes. 0.5pt 4- acuité visuelle maximale ( 10/10) au centre de la fovéa alors qu'elle n'est plus que de 1/10 à 20 d'excentricité au niveau de la rétine périphérique. 1pt cônes, au niveau de la fovéa responsables d'une excellente acuité visuelle rétine périphérique avec les bâtonnets ne permet pas la distinction des détails. Exercice 3 : thème «représentation visuelle du monde» (5pts) Réponses attendues Q1 : Réponse 1 Q2 : A : Vrai B : Faux C : faux D : vrai Q3 : Réponse 2 Q4 : Réponse 2 Barème 1 point (0 point si 2 réponses cochées) 0,5 point par réponse juste 1 point (0 point si 2 réponses cochées) 1 point (0 point si 2 réponses cochées) 9