Cours sur la représentation visuelle - physique-chimie 1ère L et ES

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STANISLAS SCIENCES PHYSIQUE - CHIMIE Année 2013-2014 ère1 L et ES Thème 2 : Représentation visuelle NOM : Prénom : Cécile Simonnard Classe : Chapitre 3 : Les mécanismes de la vision TP PC 4 : Les mécanismes optiques de l’œil. I – L’œil, du réel au modèle 1. Petite histoire de la vision ACTIVITE Schéma 1 Schéma 2 Schéma 3 Schéma 4 1. Aperçu historique  Comprendre. Quelle est la question sur le mécanisme de la vision qui divisa pendant des siècles les savants ? 2. Trajets suivis par la lumière permettant l’observation d’un objet : quatre propositions différentes.  Lire. A quelle époque la réponse actuelle à cette question est-elle apportée ? Quelle est cette réponse ? A quel(s) savant(s) est-elle associée ?  Modéliser. Parmi les propositions du document 2., laquelle correspond à la conception actuelle ? Chap 3 : Les mécanismes de la vision page 2 / 15 2. Conditions de visibilité d’un objet ACTIVITE  Interpréter. La lumière peut provenir d’une source qui la crée ou d’un objet qui la diffuse. Citer deux objets qui créent de la lumière et deux objets qui la diffusent. 3. Deux marionnettistes en action aux Guignols de l’Info.  Expliquer. Pourquoi la marionnette est-elle visible ? Comment fait-on pour rendre les corps des marionnettistes non visibles ?
Publié le : lundi 20 janvier 2014
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STANISLAS










SCIENCES
PHYSIQUE - CHIMIE






Année 2013-2014




ère1 L et ES




Thème 2 :
Représentation visuelle






NOM :

Prénom :
Cécile Simonnard
Classe :
Chapitre 3 : Les mécanismes de la vision



TP PC 4 : Les mécanismes optiques de l’œil.


I – L’œil, du réel au modèle

1. Petite histoire de la vision ACTIVITE
Schéma 1
Schéma 2
Schéma 3
Schéma 4
1. Aperçu historique


 Comprendre. Quelle est la question sur le mécanisme de la vision
qui divisa pendant des siècles les savants ? 2. Trajets suivis par la lumière
permettant l’observation d’un objet :
quatre propositions différentes.



 Lire. A quelle époque la réponse actuelle à cette question est-elle apportée ? Quelle est cette réponse ? A
quel(s) savant(s) est-elle associée ?





 Modéliser. Parmi les propositions du document 2., laquelle correspond à la conception actuelle ?




Chap 3 : Les mécanismes de la vision page 2 / 15 2. Conditions de visibilité d’un objet ACTIVITE










 Interpréter. La lumière peut provenir d’une source qui la crée ou
d’un objet qui la diffuse. Citer deux objets qui créent de la lumière et
deux objets qui la diffusent.

3. Deux marionnettistes en action aux
Guignols de l’Info.

 Expliquer. Pourquoi la marionnette est-elle visible ? Comment fait-on pour rendre les corps des
marionnettistes non visibles ?




L’œil ne voit un objet que :
- si l’objet émet de la lumière en la produisant ou en la diffusant,
- si la lumière issue de l’objet pénètre en ligne droite directement dans l’œil.


3. Le modèle de l’œil réduit ACTIVITE

4. Schéma simplifié de l’œil.
5. Schéma du modèle réduit de l’œil.


 Décrire. Quels sont les milieux transparents traversés par les rayons de lumière qui pénètrent dans l’œil ?


Chap 3 : Les mécanismes de la vision page 3 / 15  Expliquer. Où se forme dans l’œil l’image d’un objet vu nettement ?


 Représenter. Compléter le schéma simplifié de l’œil en indiquant le nom des éléments numérotés.

 Lire. Quelle est la propriété de la distance d entre les éléments 2 et 3 ?


 Synthétiser. Compléter le tableau ci-dessous.
Modèle de l’œil Œil Propriétés optiques
réduit

Réalise la formation de l’image d’un objet observé sur la rétine.

Ecran


Iris



 Créer. Proposer un schéma de montage sur un banc d’optique qui reproduise l’œil réduit.




Dans le modèle de l’œil réduit, l’ensemble des milieux transparents est modélisé par une lentille
mince convergente et la rétine par un écran.
La distance d entre la lentille et l’écran est constante.


II – Les lentilles minces

1. Deux types de lentilles minces

Plusieurs propriétés permettent de classer les lentilles minces.

Chap 3 : Les mécanismes de la vision page 4 / 15 2. Distance focale et vergence

La distance focale, notée f’, d’une lentille mince convergente est la distance entre le centre optique O
et le foyer image F’.
La vergence, notée C, est égale à l’inverse de la distance focale f’ :
1 1
C = ou f’ = C s’exprime en dioptrie (δ) si f’ est en mètre (m) f’ C
1 1
La distance focale f’ d’une lentille est f’ = + 10 cm. La vergence C est égale à : C = = = + 10 δ -2f’ 10.10



III – Image donnée par une lentille convergente

Recherche graphique des caractéristiques d’une image ACTIVITE



 Réaliser.
a. Sur le schéma ci-dessous, l’objet a été simplement représenté par une flèche notée AB, A étant sur l’axe
optique. Compléter la figure en positionnant les foyers F et F’ de la lentille sachant que f’ = + 12,5 cm, soit à
l’échelle du schéma, 2,5 cm.


Echelle 1/5
B

O A




b. En utilisant la méthode de construction donnée, déterminer la position B’ de B.

c. Représenter alors l’image A’B’ par une flèche perpendiculaire à l’axe optique, A’ étant sur l’axe optique.

 Comprendre. Tracer un rayon incident  quelconque issu de B. En quel point le rayon émergent
correspondant va-t-il passer : O, F, F’ ou B’ ?




Chap 3 : Les mécanismes de la vision page 5 / 15 IV – Vision d’un œil emmétrope et accommodation

1. Accommodation, punctum proximum et punctum remotum

L’accommodation est la mise au point faite par l’œil pour voir net des objets proches. Le cristallin se
bombe alors davantage ce qui est modélisé par un œil réduit dont la lentille est de vergence plus
grande : C augmente, f’ diminue et F’ se rapproche de O.
Le punctum proximum (PP) est le point le plus proche de l’œil qui puisse être vu nettement. L’œil
accommode alors au maximum.
Le punctum remotum (PR) est le point que l’œil voit nettement sans accommoder (œil « au repos »).


2. L’œil emmétrope

L’œil emmétrope (ou œil « normal ») est un œil sans défaut.
Au repos, un œil emmétrope voit distinctement un objet lointain
modélisé par un faisceau de rayons parallèles entre eux (Doc 6.) :
OF’ = OA’
Le punctum remotum est à l’infini.
Le punctum proximum est à environ 20 cm de l’œil. L’état
d’accommodation maximum nécessaire ne peut pas être tenu
longtemps car l’œil se fatigue.

6. Modélisation d’un œil emmétrope.


V – Défaut de l’œil et corrections

1. L’œil myope 2. L’œil hypermétrope

Au repos, un œil hypermétrope n’est pas assez Au repos, un œil myope est trop convergent :
convergent. Sans accommodation, l’image
il ne peut pas voir nettement un objet lointain
d’un objet lointain se forme derrière la rétine
car l’image se forme devant la rétine (doc 7.).
(doc 8.). Cependant l’œil peut accommoder La myopie est corrigée par une lentille
divergente. pour voir nettement un objet lointain.
L’hypermétropie est corrigée par une lentille
convergente.










7. Modélisation d’un œil 8. Modélisation d’un œil
myope au repos et zone hypermétrope au repos et
de vision distincte. zone de vision distincte.

Chap 3 : Les mécanismes de la vision page 6 / 15 3. La presbytie

La presbytie est un défaut d’accommodation dû au vieillissement : le cristallin perd de son élasticité ; le
punctum proximum s’éloigne de l’œil.
On compense le défaut de presbytie par une lentille convergente.


4. Utiliser la chirurgie correctrice

Les défauts de myopie, hypermétropie et presbytie peuvent être également corrigés par la chirurgie qui
modifie la vergence de l’œil.





























Compétences attendues
Exploiter les contions de visibilité d’un objet.
Porter un regard critique sur une conception de la vision à partir de l’étude d’un document.
Décrire le modèle de l’œil réduit et le mettre en correspondance avec l’œil réel.
Reconnaitre la nature convergente ou divergente d’une lentille.
Représenter symboliquement un lentille mince convergente ou divergente.
Déterminer graphiquement la position, la grandeur et le sens de l’image d’un objet-plan donnée par une lentille
convergente.
Modéliser l’accommodation du cristallin.
Reconnaitre la nature du défaut d’un œil à partir des domaines de vision et inversement.
Associer à chaque défaut un ou plusieurs modes de correction possibles.
Exploiter la relation liant la vergence et la distance focale.

Chap 3 : Les mécanismes de la vision page 7 / 15
EXERCICES

1 3


4


2


Chap 3 : Les mécanismes de la vision page 8 / 15
Chapitre 4 : Couleurs et Arts


TP PC 5 : Espèces chimiques colorées.

TP PC 6 : Vision des couleurs.


La couleur d’un matériau ou d’un objet dépend de :
- sa matière, par les colorants ou les pigments qu’elle contient ;
- la lumière qui l’éclaire.


I – La couleur et la matière

1. Colorants et pigments
 Donner les différentes utilisations des matières colorantes citées dans le texte. En connaissez-vous d’autres ?






Chap 4 : Couleurs et Arts page 9 / 15  Quelles sont les qualités des matières colorantes qui se sont développées au cours des siècles ?








 a. Quelles sont les différentes manières d’obtenir des matières colorantes ?







b. Qu’est-ce qui distingue une substance synthétique d’une substance artificielle ?







 Dans l’eau, la fluorescéine est un pigment, tandis que le fluorescéinate de sodium est un colorant. Que peut-
on en déduire sur la différence entre pigment et colorant ?




Un colorant est une espèce chimique soluble dans le milieu qu’elle colore. Une teinture est un colorant
« dissous » dans une fibre.
Un pigment est une espèce chimique dispersée dans le milieu qu’elle colore.
Jusqu’au début du XIXe siècle, colorants ou pigments étaient d’origine naturelle : d’origine minérale
pour les pigments, d’origine végétale ou animale pour les colorants. Ensuite, la chimie de
synthèse a permis de produire des espèces colorées plus variées et en grande quantité.


2. Paramètres influant sur la couleur

Activité p 54 : La coloration d’une espèce chimique en fonction du milieu.

-1 Sachant que la concentration massique du premier tube à essai est de 100 g.L , calculez les concentrations de
la solution dans les trois autres tubes.








Chap 4 : Couleurs et Arts page 10 / 15

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