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Annales gratuites Bac 1ère L : Représentation visuelle du monde

Le sujet  2010 - Bac 1ère L - Sciences - Questions Phys-chimie Imprimer le sujet
Avis du professeur :
Le sujet de sciences physiques (partie 1 questions 1 à 6, sur 10 points) concerne le rôle de l'ensemble cornée/cristallin d'un oeil normal, hypermétrope, myope, ainsi que les méthodes de correction de la myopie et de la presbytie.

Cet exercice est facile et très classique : les deux documents apportent presque toutes les réponses, mais une connaissance précise du vocabulaire du thème est nécessaire pour éviter les confusions.
LE SUJET

La représentation visuelle du monde
Formation d’image

Document 1

L’œil normal ne requiert aucune correction pour la vision de loin et la vision de près.

L’image d’un objet éloigné, se forme sur la rétine. La vision est donc nette sans effort pour les objets éloignés. Ceci est lié au fait que la rétine se situe dans le « plan focal » du couple « cornée-cristallin » pour les objets éloignés observés.

L’image d’un objet plus proche va solliciter un effort du cristallin pour ne pas être perçue comme floue. Cette « mise au point » est effectuée de façon automatique : le cristallin se déforme légèrement et prend une forme plus convexe. De ce fait, sa puissance optique augmente et permet de voir net un objet situé à une distance rapprochée. En cas de presbytie, cet effort est insuffisant et la vision devient floue de prés, gênant certaines activités comme la lecture, la couture, etc.

Un œil myope est un œil « trop long » vis-à-vis de la puissance optique de la cornée et du cristallin. L’image d’un objet éloigné ne se forme pas sur la rétine mais en avant de celle-ci.

L’hypermétropie est induite par une longueur axiale insuffisante.
L’image d’un objet éloigné est défocalisée spontanément en arrière de la rétine. L’image perçue est floue.

D’après le site Internet du Dr Gatinel – chirurgien ophtalmologiste.

Question 1) Restituer des connaissances

  1. La déviation de la lumière lorsqu’elle pénètre dans l’œil est-elle due au phénomène de réfraction, de réflexion ou de diffusion ?

  2. L’ensemble cornée/cristallin est-il assimilable à une lentille convergente ou divergente ?

Question 2) Mobiliser des connaissances
Calculer

Un œil normal a un diamètre d’environ 23 mm et donc une « distance focale » f = 23 mm lorsqu’il observe un objet éloigné.

  1. Quelle est la relation entre distance focale et vergence ? Préciser les unités de chaque grandeur.

  2. En déduire la valeur de la vergence d’un œil normal observant un objet éloigné.

Question 3) Mobiliser des connaissances
Saisir des informations

  1. Dans le texte du document 1, le Dr Gatinel parle de « mise au point » pour observer un objet proche. Cette mise au point réalisée par le cristallin porte un autre nom, le citer.

  2. Pour réaliser cette « mise au point » le cristallin devient-il plus au moins convergent ?

  3. En déduire si sa distance focale augmente ou diminue et si sa vergence augmente ou diminue.

  4. Dans document 1, le Dr Gatinel parle de « puissance optique ». Déduire des réponses précédentes si cette « puissance optique » correspond à la vergence ou à la distance focale.

Question 4) Mobiliser des connaissances

Le schéma 1 en annexe représente un œil normal observant un objet proche.
La lentille modélise l’ensemble cornée-cristallin.

  1. Compléter ce schéma en poursuivant les tracés des deux rayons lumineux issus de B.

  2. Sue le schéma, positionner le foyer image F’ de la lentille.

Question 5) Mobiliser des connaissances
Saisir des informations

  1. Recopier la (ou les) bonne(s) réponse(s) :

- L’hypermétropie peut être due à un ensemble cornée-cristallin trop peu convergent.

- L’hypermétropie peut être due à un ensemble cornée-cristallin trop convergent.

- La myopie peur être due à un ensemble cornée-cristallin trop peu convergent.

- La myopie peur être due à un ensemble cornée-cristallin trop convergent.

  1. Un œil myope est-il corrigé par une lentille convergente ou divergente ?



Document 2

La procédure désignée par le terme LASIK, consiste à modifier à l’aide d’un laser la forme da le surface de l’œil pour en modifier la puissance optique. (…). La forme de l’ablation de tissu dépend de la correction voulue.

Dans le cas de la myopie, un total de 60 à 130 microns doit en général être enlevé au centre de la cornée sur un diamètre de 5 à 7 mm pour corriger les myopies de -1 à -12 dioptries. Après l’intervention, le centre de la cornée est donc devenu plus plat.

Pour des myopies fortes (au-delà de -10 dioptries), on fait appel à des techniques de chirurgie additive, au cours desquelles on implante une lentille de contact intra-oculaire. Selon les cas, cette dernière est fixée en avant de l’iris, sur l’iris ou encore entre l’iris et le cristallin.

Ces chirurgies permettent de supprimer le port des lunettes dans la vie courante dans 90% des myopies faibles à moyennes, certes, mais seulement dans 70% des cas plus importants. Souvent une paire de lunettes, reste nécessaire pour assurer une vision optimale. De plus, à partir de 40 ans, une paire de lunettes de lecture est la plus part du temps indispensable.

D’après les sites Internet du Dr M Assouline – chirurgien ophtalmologiste et visilab.ch

Question 6 Mobiliser des connaissances
Saisir des informations

  1. Indiquer lequel des schémas 2 ou 3 en annexe correspond à la correction d’un œil myope ? Vous justifierez votre chois chant que les parties fléchées sur le schéma correspondent aux zones concernées par l’ablation.

  2. Légender le schéma 4 en annexe.

  3. Pourquoi « après 40 ans, une paire de lunettes de lecture est la plupart de temps indispensable » ?

Annexe de sciences physiques

LE CORRIGÉ

Les réponses attendues

Question 1)

1) La déviation de la lumière, lorsqu’elle pénètre dans l’œil, est due au phénomène de REFRACTION.

2) L’ensemble cornée/cristallin est assimilable à une lentille CONVERGENTE.

Remarque : aucune justification demandée.



Question 2)

1) La vergence C est l’inverse de la distance focale f : C = .

Unité de : la dioptrie ()

Unité de f : le mètre (m)

2) Pour un œil normal observant un objet à l‘infini, la distance focale est f = 23 mm d’après la question, soit f = 0,023 m. Donc C = = 43

Remarque : il fallait ici absolument convertir f en mètre pour calculer C.



Question 3)

1) La « mise au point » du cristallin se nomme ACCOMODATION du cristallin.

2) Pour réaliser cette mise au point, le cristallin doit devenir plus « convexe » d’après le document 1, donc plus bombé, donc PLUS CONVERGENT.

3) Si le cristallin devient plus convergent, alors sa distance focale f DIMINUE.

D’après la réponse 2)1) la vergence C AUGMENTE alors.

4) Dans le document 1 la « puissance optique » de l’œil augmente lorsqu’il devient plus convergent, donc la puissance optique correspond à la VERGENCE, d’après la réponse précédente.



Question 4)

1)











Remarque : les 3 rayons lumineux issus du point objet B émergent de la lentille tels qu’ils convergent en B’ point image de B.

Remarque : le rayon lumineux parallèle à l’axe optique de la lentille émerge en convergeant vers B’ tel qu’il coupe l’axe optique au foyer-image F’.

Question 5)

1) L’hypermétropie peut être due à un ensemble cornée-cristallin TROP PEU CONVERGENT.

La myopie peut être due à un ensemble cornée-cristallin TROP CONVERGENT.

Remarque : ces deux phrases sont en accord avec le document 1 :

« L’hypermétropie … l’image … est défocalisée … en arrière de la rétine »

« Un œil myope … l’image … ne se forme pas sur la rétine mais en avant de celle-ci »

2) Un œil myope est corrigé par une lentille DIVERGENTE.



Question 6)

1) D’après le document 2, on corrige la myopie en enlevant de la matière au centre de la cornée, tel qu’il devienne plus plat, ceci correspond à l’ablation fléchée sur le SCHEMA 3.

2)

















3) Après 40 ans, en vieillissant le cristallin ACCOMODE PLUS DIFFICILEMENT (se déforme plus difficilement) pour la vision proche (comme la lecture). Il faut donc compenser cette difficulté grâce au port de lunettes pour la lecture par exemple.

Remarque : la nature des lentilles correctrices (convergentes) n’est à priori pas demandée.



COMMENTAIRES SUR L’EXERCICE

Toute la partie physique du sujet est dans la partie 1, bien séparée des questions de SVT, ce qui permet de bien centrer son travail sur ses connaissances en physique. La partie du programme « Représentation visuelle du monde » concernant l’œil a été fréquemment l’objet de sujets et est à nouveau proposée de façon très classique.

Cet exercice fait uniquement appel aux connaissances exigibles sur « la formation des images  et sur « l’œil et ses défauts » ; de plus les documents sont un excellent support pour ne pas confondre myopie et hypermétropie, et retrouver certaines notions « oubliées ». Donc à priori, 10 points facilement gagnés aujourd’hui.

Quelques points délicats : la relation vergence –distance focale et le calcul associé (question 2) et le tracé des rayons lumineux (question 4).



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