L'oeil et ses défauts

L' il : une caméra haute définition

Document 1

La lumière est reçue par l' il comme par une caméra : un diaphragme, l'iris, permet de régler la quantité de lumière passant à travers la pupille. Les rayons lumineux sont déviés par réfraction lors de la traversée de milieux transparents (cristallin principalement) comme ils le sont par les lentilles d'un objectif. L'analogie est suffisante pour que notre ?il soit qualifié de "camérulaire".
On appelle "définition de l'image", le nombre de capteurs par mm². Elle diffère de manière importante entre une caméra, aussi perfectionnée soit-elle, et notre ?il. La rétine de notre ?il contient environ 180 000 capteurs par mm² dans sa région centrale, chacun d'entre eux correspondant à un point de l'image. Pour les caméscopes grand public, le nombre de capteurs est de 10 000 par mm² ...
D'après Science et Vie, novembre 1994

Question 1 : Mobiliser ses connaissances
Etablir une analogie entre les deux listes suivantes en reliant sur votre copie les termes correspondants :

• Oeil, iris, rétine, cristallin,
  
• Diaphragme, lentille, caméra, pellicule.

Question 2 : Saisir des informations
Comparer la "définition de l'image" de la rétine de notre ?il à celle d'un caméscope grand public en effectuant un rapport.

La formation d'une image nette pour un ?il normal

Pour une personne dont la vue est normale, la vision d'un objet à l'infini est d'emblée nette et se fait sans effort : l' il est au repos. Par contre, la vision d'un objet proche nécessite un effort de mise au point.

Question 3 : Utiliser ses connaissances
3-1 Une personne dont la vue est normale regarde un objet à l'infini. Où se forme l'image dans son ?il ?
3-2 Pour conserver une image nette, quand l'objet devient proche, comment se modifie son cristallin ?
Comment s'appelle ce phénomène?

La formation d'une image nette pour une personne presbyte

Question 4 : Raisonner
Vers l'âge de 45 ans, un cap est franchi : pour un ?il normal, la vision de loin reste bonne mais la vision nette de près (à moins de 50 cm) devient presque impossible sans lunettes. Ce phénomène n'est pas considéré comme une maladie ; il fait partie du vieillissement normal de l'individu qui devient presbyte.

4-1 Pour chaque figure a et b du document 3 (voir ci-dessous), tout objet situé entre A et l'infini est vu nettement. Indiquer dans la case correspondante l'âge de la personne : 10 ans ou 45 ans ?
4-2 Expliquer en quelques mots en quoi consiste le défaut optique de la presbytie et à quoi cela est dû.

Document 3



Question 5 : Mobiliser ses connaissances
Le document 4 ci-dessous représente le trajet des rayons lumineux issus d'un objet ponctuel A pour une personne presbyte. Justifier pourquoi cette personne voit flou.

Document 4


Question 6 : Mobiliser ses connaissances, raisonner
On modélise l' il d'une personne totalement presbyte par une lentille mince convergente dont le centre optique O se trouve à une distance constante, à 15 cm de l'écran (la rétine).

6-1 Dans le document 5 - figure a (voir ci-dessous), l'objet AB est situé à l'infini, l'image A'B' est nette.
Placer sur la figure, les points images A' et B' de l'objet AB.
Déterminer sur la figure le foyer image F' de la lentille.
Quelle est la valeur de la distance focale de cette lentille modélisant l' il ?

6-2 Dans le document 5 - figure b (voir ci-dessous), l'objet AB est rapproché, la personne presbyte voit flou. En déduire quel type de verre correcteur est proposé par un ophtalmologiste pour corriger une presbytie.

6-3 Sur l'ordonnance, lira-t-on "'nécessité d'un verre correcteur de vergence + 3 dioptries" ou bien "nécessité d'un verre correcteur de vergence - 3 dioptries" ? Justifier la réponse.

6-4 Calculer alors la distance focal f de ce verre correcteur.

6-5 L' il presbyte ayant été corrigé selon la prescription proposée par l'ophtalmologiste, l'objet de la figure b est vu nettement. Préciser où se trouve, grâce à cette correction, l'image A'B' de AB.

6-6 Une personne presbyte se voit proposer des verres correcteurs bifocaux dits à double foyer (ils comportent dans leur partie inférieure une lentille convergente et dans leur partie supérieure une lentille divergente). Quel est le nom du deuxième défaut visuel de cette personne ? Expliquer.

Document 5
Les deux figures sont à la même échelle.

Question 1
Oeil Caméra
Iris Diaphragme
Rétine Pellicule
Cristallin Lentille

Question 2
"Définition de l'image" pour :
- La rétine de notre ?il : 180 000 capteurs par mm²
- Le caméscope grand public : 10 000 capteurs mm²

® 180 000 / 10 000 = 18 ® La définition de l'image pour la rétine de notre ?il est 18 fois plus grande que celle du caméscope grand public.

Question 3
3-1 L'image se forme sur la rétine d'un ?il normal.
3-2 Le cristallin doit se "bomber" pour devenir plus convergent : ce phénomène s'appelle l'ACCOMODATION.

Question 4
4-1 figure a : 45 ans ; figure b : 10 ans : Vision nette même pour A proche de l' il.

4-2 Défaut optique de la presbytie :
Le cristallin NE CONVERGE PLUS SUFFISAMMENT.

Cause de la presbytie :
Lorsqu'un individu vieillit, le cristallin PERD DE SON ELASTICITE.

Question 5
La personne presbyte voit flou car l'image A' de A se forme DERRIERE LA RETINE (point d'intersection des rayons lumineux).

Question 6
6-1 L'image A'B' est vue nette, elle se situe donc SUR LA RETINE (écran)

A' = F' : un rayon lumineux parallèle à l'axe optique (issu d'un point à l'infini) a pour image F', situé sur la rétine.
Pour la lentille modélisant l' il la distance focale est :
f = OF' = OA' = 15 cm

6-2 Pour corriger la presbytie, l'ophtalmologiste propose des VERRES CONVERGENTS.

6-3 "Nécessité d'un verre correcteur de vergence + 3 dioptries" : la vergence d'un verre convergent est positive.

6-4 C'= + 3 d
La distance focale du verre correcteur est donc f = 1/C
soit f = 0.33 m (33 cm)

6-5 L' il presbyte ayant été corrigé, l'image A'B' se trouve SUR LA RETINE de L'OEIL.

6-6 La partie supérieure des verres correcteurs bifocaux est une lentille divergente : le deuxième défaut visuel de cette personne est donc la MYOPIE.
La myopie correspond à une MAUVAISE VISION DE LOIN : les IMAGES des objets éloignés se forment en AVANT DE LA RETINE (le cristallin est alors trop convergent).

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