Thème 2 Physique Chimie : La représentation visuelle du monde Chapitre 1: Fonctionnement de la vision

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• Publié par: schouki
• Publié le: 13 décembre 2012
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Extrait

T

HÈME

2: L

A REPRÉSENTATION VISUELLE DU

MONDE

…

Chapitre 1: Fonctionnement de la vision

Dès la Préhistoire, l'homme

utilise des pigments et des colorants

pour modifier son environnement. Depuis les

oxydes de fer des peintures rupestres, jusqu'aux colorants synthétiques, de l'art à l'industrie alimentaire,

les couleurs caractérisent les objets

qui nous entourent. D'où viennent ces couleurs ? Quels paramètres

physico-chimiques influencent la couleur d'un objet ?

1. À

QUELLE CONDITION VOIT

-

ON UN OBJET

?

Dans un milieu

transparent

et

homogène

,

la lumière se propage en ligne droite

. Pour qu'un objet

soit visible pour un observateur, deux conditions doivent être réunies :

•

Cet objet doit émettre de la lumière

(soit produire sa propre

lumière

–

on

parle alors de source primaire ;

soit diffuser la lumière qu'il

reçoit

– on parle

alors de source secondaire ou d'objet diffusant) ;

•

Une partie de la lumière émise par l'objet doit

pénétrer dans l'œil (autrement dit,

il ne doit pas y

avoir d'obstacle entre l'objet et l'œil

).

L'œil est un organe complexe composé de nombreux

éléments mais, on peut le schématiser ainsi :

•

Le

cristallin

=

lentille convergente

;

•

La

rétine

=

l'écran

sur lequel se forment les images ;

•

L’iris = diaphragme

(régule lumière qui rentre dans

l’œil)

•

Pupille = « trou » du diaphragme

2. Q

UELLES SONT LES CARACTÉRISTIQUES D

’

UNE LENTILLE MINCE

CONVERGENTE

?

Une

lentille optique

est un objet transparent et homogène limité par deux surfaces dont l'une au

moins n'est pas plane.

Une lentille modifie la direction de propagation de la lumière

.

•

Les lentilles dont les bords sont

plus minces que le centre sont

des

lentilles

convergentes

:

elles font converger les rayons

lumineux + effet loupe

•

Les lentilles dont les bords sont

plus épais que le centre sont

des lentilles

divergentes

: elles

font

diverger

les

rayons

lumineux.

Chaque lentille est caractérisée par :

•

l'axe optique

(ou axe principal) : c'est l'axe de symétrie de la lentille ;

•

le centre optique O

: c'est le centre de symétrie de la lentille – tout rayon passant par le

centre optique n'est pas dévié ;

•

le foyer focal image F'

: il est situé sur l'axe optique – tout rayon arrivant parallèlement

à l'axe optique passe par le foyer focal image F' ;

•

le foyer focal objet F

: il est aussi situé sur l'axe optique, symétrique de F' par rapport à

O.

La vergence

C

est l'inverse de la distance focale

:

C

=

1

f

où f est exprimé en mètre (m) et C en

dioptrie ( ).

La distance focale

f

est la distance du foyer F' au centre optique O.

Plus la lentille est bombée, plus la distance focale f est petite.

Plus la distance objet lentille augmente, plus l’image est petite.

3. C

OMMENT DÉTERMINER L

'

IMAGE D

'

UN OBJET PAR UNE LENTILLE

CONVERGENTE

?

Tous les rayons optiques issus d'un

point-objet

(B par

exemple)

qui

entrent

dans

la

lentille

en

ressortent

en

passant

par

le

point-image

correspondant (B' par exemple). Il faut

donc tracer au moins deux rayons pour déterminer

leur

point

d'intersection,

qui

sera

le

point-image

.

Pour ce faire, on dispose de deux règles :



tout rayon lumineux passant par le centre optique de la lentille ressort sans être dévié ;



un point de l’objet émet des rayons lumineux dans toutes les directions



tout rayon lumineux arrivant parallèle à l'axe optique de la lentille ressort en passant par

le foyer focal image de la lentille.



L’image B’ du point B se forme au point d’intersection des rayons issus de B



Le foyer objet F est le symétrique de F’ par rapport à O



Tout rayon passant par F émerge de la lentille parallèlement à l’axe optique

4. C

OMMENT LES IMAGES SE FORMENT

-

ELLES SUR LA RÉTINE

?

L’œil ne peut pas voir nettement 2 objets (à des distances différentes) en même temps. Pour

accommoder le cerveau commande le muscle du cristallin pour voir une image nette.

Lorsqu'on observe un objet lointain, l'œil normal est au repos. La distance focale du cristallin (lentille)

est telle que l'image se forme au niveau de la rétine (écran).

Lorsque l'objet se rapproche, l'œil doit modifier sa distance focale pour que l'image se forme toujours

sur la rétine : le cristallin se bombe pour devenir plus convergent, sa distance focale diminue,

sa vergence augmente.



Le punctum proximum (PP) est le point le plus proche de l'œil qui permet de voir nettement

une image = accommodation maximale ; il est situé entre 15 et 20 cm de l'œil.



Le punctum remotum (PR) est le point le plus éloigné de l'œil qui permet de voir nettement,

sans accommodation ; pour un œil normal il est situé à l'infini.

Flou

5. Q

U

'

EST CE QUE LA MYOPIE

?

C

OMMENT LA CORRIGE

-

T

-

ON

?

La myopie se traduit par une gêne pour voir les objets

éloignés.

Un œil est myope si le cristallin est trop convergent : l'image d'un objet éloigné se forme en avant de

la rétine. Le cerveau reçoit une image floue. Le PR d'un œil myope ne se situe pas à l'infini mais à

une distance finie D qui est d'autant plus courte que l'œil est myope. Le PP se rapproche aussi : il ne

se situe plus qu'à quelques centimètres de l'œil.

Pour corriger la myopie, puisque l'œil est trop convergent, on le corrige par des verres divergents

(verres de lunettes ou lentilles de contact), ou en diminuant la courbure de la cornée (opération au

laser).

6.

Q

U

'

EST CE QUE L

'

HYPERMÉTROPIE

? C

OMMENT LA CORRIGE

-

T

-ON ?

Au contraire, le cristallin d'un hypermétrope n'est pas assez convergent et l'image d'un objet éloigné

se formerait en arrière de la rétine. Le cerveau reçoit également une image floue. L'hypermétrope peut

cependant corriger seul le défaut en contractant son cristallin de façon à le rendre plus convergent :

l'œil est alors obligé d'accommoder en permanence, ce qui le fatigue et peut provoquer des maux de

tête

fréquents.

Le PR d'un œil hypermétrope se situe à l'infini mais l'œil doit accommoder. L'œil hypermétrope ne

peut donc pas accommoder autant qu'un œil normal : son PP est plus loin de l'œil (30 cm environ).

Pour corriger l'hypermétropie, puisque l'œil n'est pas assez convergent, on le corrige par des verres

convergents, ou en augmentant la courbure de la cornée.

25cm

PP

PR (à l’infini)

À

RETENIR



L'œil est un système optique. Le cristallin joue le rôle d'une lentille convergente,

tandis que la rétine joue le rôle de l'écran sur lequel se forment les images.



Comme toute lentille convergente, le cristallin modifie la direction de propagation

de la lumière. Sa distance focale est telle que l'image d'un objet éloigné se forme

naturellement sur la rétine. Pour un objet plus proche, le cristallin se bombe pour

devenir plus convergent.



Si le cristallin est trop convergent, l'œil est myope. On corrige la myopie par des

verres divergents.



Si le cristallin n'est pas assez convergent, l'œil est hypermétrope. On corrige

l'hypermétropie par des verres convergents.



Enfin, avec l'âge la faculté d'accommodation diminue : c'est la presbytie. On

corrige la presbytie avec des verres convergents pour la vision de près.