L'œil, les lentilles minces

 

 

I. L’œil

L‘œil humain est un globe pratiquement sphérique d’environ 25mm de diamètre.

 

L’œil est constitué de :

*    l’iris qui limite la quantité de lumière pénétrant dans l’œil par la pupille.

*    l’ensemble des milieux transparents qui réfractent la lumière.

*    la rétine sur laquelle se forment les images.

 

II. Les lentilles minces convergentes

1. Définition

Une lentille est un milieu transparent limité par deux surfaces dont l'une au moins n'est pas plane.

Symbole d’une lentille
mince convergente

Une lentille est dite mince si son épaisseur e est faible devant son diamètre D.

 

 

 

2. Points et rayons particuliers

a. Centre optique

Un rayon passant par le centre optique d'une lentille mince n'est pas dévié.

                    

 

b. Foyer image et foyer objet

Foyer image

Tout rayon incident parallèle à l'axe d'une lentille convergente émerge en passant par le foyer image F'.

Foyer objet:

Tout rayon incident passant par le foyer objet F d'une lentille convergente émerge parallèlement à l'axe de cette lentille.

 

3. Distance focale et vergence

Définition: On appelle distance focale la grandeur f'=OF' MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbbjxAHXgarmWu51MyVXgaruWqVvNCPvMCG4uz3bqefqvATv2CG4uz3bIuV1wyUbqee0evGueE0jxyaibaieYdNi=xH8yiVC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeaacaGaaiaabaqaamaaeaqbaaGcbaGaamOzaiaacEcacqGH9aqpcaWGpbGaamOraiaacEcaaaa@3C3F@ .

 

Définition: On appelle vergence C d'une lentille l'inverse de sa distance focale. La vergence s'exprime en dioptries ( δ MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbbjxAHXgarmWu51MyVXgaruWqVvNCPvMCG4uz3bqefqvATv2CG4uz3bIuV1wyUbqee0evGueE0jxyaibaieYdNi=xH8yiVC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq=Jc9vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0=yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr=xfr=xb9adbaqaaeaacaGaaiaabaqaamaaeaqbaaGcbaGaeqiTdqgaaa@38FE@  ).

C= 1 OF' MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaamaaL4babaGaam4qaiabg2da9maalaaabaGaaGymaaqaaiaad+eacaWGgbGaai4jaaaaaaaaaa@3D5C@  avec { C: vergence de la lentille (δ) OF': distance focale de la lentille (m) MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=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@741D@

 

III. Construction graphique d’une image

1. Image d’un objet situé à une distance finie de la lentille

Soit un objet AB orthogonal à l’axe optique, le point A se trouvant sur cet axe. Pour déterminer la position de l’image A’B’ de cet objet AB, on construit l’image B’ du point B. Pour cela, il suffit de choisir deux rayons particuliers issus du point B, l’un passant par le centre optique de la lentille et l’autre par l’un de ses foyers.

*    Si le faisceau émergent de la lentille est convergent, l’image A’B’ se trouve dans le plan contenant l’intersection des rayons émergents. C’est une image réelle: elle peut être matérialisée sur un écran.

Image réelle d’un objet lumineux AB

 

*    Si le faisceau émergent de la lentille est divergent, l’image A’B’ se trouve dans le plan contenant l’intersection du prolongement des rayons émergents. C’est une image virtuelle: elle ne peut pas être matérialisée sur un écran.

Image virtuelle d’un objet lumineux AB

 

Vidéo: Image réelle, image virtuelle Vidéo: Image réelle, image virtuelle

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2. Image d’un objet situé à une distance infinie de la lentille

Lorsqu’un objet est suffisamment éloigné de la lentille, chaque point de cet objet émet vers la lentille un faisceau de rayons parallèle. On dit que l’objet est situé à l’infini.

L’image d’un objet situé à l’infini se forme dans le plan focal image (plan orthogonal à l’axe optique de la lentille et contenant le foyer image de la lentille).

 

Vidéo: Image d’un objet situé à l’infini Vidéo: Image d’un objet situé à l’infini

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IV. Le modèle de l’œil réduit:

L’utilisation de ce modèle permet de comprendre le fonctionnement de l’œil.

Le modèle de l’œil réduit comprend:

Un diaphragme qui joue le rôle de l’iris. Il limite la quantité de lumière qui pénètre dans l’œil.

Constitution de l’œil réduit

Une lentille mince convergente qui modélise l’ensemble des milieux transparents (cornée, cristallin et humeur aqueuse).

Un écran sur lequel se forme l’image qui joue le rôle de la rétine