Le globe oculaire comporte une succession de milieux transparents d'indices de réfraction voisins , limités par la cornée et ailleurs par la sclérotique. Il est divisé en deux chambres par le cristallin qui joue le rôle d'une lentille biconvexe d'épaisseur 4 mm et de distance focale variable ; les deux chambres sont remplies d'humeur aqueuse ou vitrée .

qui le frappe.

Au fond de l'oeil , l'axe optique rencontre la rétine en un point : la tache jaune . La rétine qui joue le rôle d'écran sur lequel se forment les images que l'oeil observe est constituée de capteurs sensibles reliés au cerveau par les fibres du nerf optique. Ces capteurs sont de deux catégories :

* les cônes :ils sont reliés individuellement au cerveau et donnent les détails les plus fins perceptibles; ils sont seuls sensibles à la couleur (diamètre d'un cône : 4 µm).

* les bâtonnets : ils sont reliés par groupes au nerf optique et sont les plus sensibles à l'intensité lumineuse . C'est la raison pour laquelle , lorsque l'intensité lumineuse devient très faible , la vision colorée s'estompe et disparaît . A ce moment , les cônes ne transmettent plus d'informations au cerveau et seuls les bâtonnets assurent la vision ( la nuit tous les chats sont gris ! )

II/ L'oeil réduit :

En première approximation, l'ensemble des milieux transparents de l'oeil se comporte comme une lentille convergente d'axe principal confondu avec l'axe optique et située à une distance d fixe voisine de 16 mm de la rétine .

Cette lentille est diaphragmée par l'iris.

L'ensemble lentille + diaphragme constitue l'oeil réduit (représentation ci-dessus).

Le diaphragme et les faibles dimensions de la tache jaune permettent à l'oeil de travailler dans les conditions de Gauss .

Q1)Comment expliquer que l'image d'un objet soit toujours nette alors que la distance oeil-objet varie ?

La propriété de l'oeil qui lui permet de voir des objets à des distances très différentes s'appelle l'accomodation . Pour un oeil normal , la vision à l'infini est nette sans accomodation .

Q2)Faire un schéma (objet à l'infini) avec des rayons lumineux correspondant à l'oeil réduit . Que vaut dans ce cas la distance focale de l'oeil réduit ?

L'accomodation fatiguant l'oeil. Celui-ci ne voit nettement que les objets situés entre l'infini (appellé puntum remotum : P.R.) et un point situé à une distance variable avec l'âge et l'individu (appelée punctum proximum : P.P. )

Le foyer image F' est en avant de la rétine

Q4)Faites un schéma (rayons lumineux) qui met en évidence la myopie

Le foyer image est en arrière de la rétine

Q6)Faites un schéma (rayons lumineux) qui mette en évidence l'hypermétropie

Q8)Comment évolue le P.P. d'un oeil dont la prebytie augmente ?

Si un oeil est astigmate , sa vision dans deux plans différents à égale distance n'est pas la même

Le pouvoir séparateur de l'oeil est lié à la diffraction due à la pupille et à la structure granulaire de la rétine (cônes et bâtonnets): pour que la rétine puisse séparer les images, il faut que la lumière des deux images excite des cellules séparées au moins par une cellule non excitée (le diamètre de ces cellules est de l'ordre de 2,5 µm) .

a) Le diamètre de notre pupille peut varier de 2 à 8 mm . Vous observez un sujet d'éclairement constant . Sachant que l'éclairement est proportionnel à la surface de la pupille , calculer le rapport dans lequel peut varier l'éclairement de la rétine.

b)Vous observez maintenant les différentes parties d'un sujet lumineux; leur éclairement est dans un rapport de 1 à 100 000 . La variation du diamètre de la pupille permet-elle d'obtenir un éclairement constant de la rétine ?

Lorsque notre oeil observe un objet lumineux ponctuel, le rayon i de la tache de diffraction (tache d'Airy) , formée sur notre rétine est donnée par la relation :

b)Calculer la distance de centre à centre la plus petite, conduisant à deux images discernables, selon le critère de Rayleigh, pour les deux valeurs de d .

c)Le diamètre des cellules sensibles est de 2,5 µm . Calculer leur distance de centre à centre .

d)Comparer les deux résultats des deux questions précédentes . Quelle conclusion en tirez vous ?

Q1)Le fait que l'image soit toujours nette ne peut s'expliquer que par une variation de la vergence du cristallin qui fonctionne comme un zoom.

Q2)

Dans ce cas , la distance focale de l'oeil réduit , est égale à la distance cristallin-rétine .

Q3)

Q4)Un oeil myope est un oeil trop convergent : lorsque l'oeil n'accomode pas (objet à l'infini), le foyer image est en avant de la rétine .

Q5)Puisque l'oeil myope est trop convergent , on peut le corriger par un verre divergent .

Q6)

Un oeil hypermétrope n'est pas assez convergent lorsque l'ooeil n'accomode pas (objet à l'infini): le foyer image est alors en arrière de la rétine.

Q7)Puisque l'oeil hypermétrope n'est pas assez convergent , on peut le corriger par un verre convergent .

Q8) Le punctum proximum (PP) augment avec la presbytie .

Q9)Le pouvoir séparateur de l'oeil est d'environ 1' (mesure faite en classe).

a : L'éclairement peut varier dans le rapport 1 à .

b :L'éclairement de la rétine ne peut pas être constant pour un tel rapport car 100.000 > 16 .

a- *d= 2 mm : . C'est le rayon de la tache centrale de diffraction formée sur la rétine lorsque le diamètre de la pupille est égal à 2 mm.

* d= 8 mm i= 0,94 µm

b-

Critère de Rayleigh : voir chap "Qualité des images" III/b

(D' > i)

Comme i varie entre 1 et 4 µm lorsque le diamètre de la pupille varie de 8 mm à 2 mm , la distance centre à centre la plus petite conduisant à deux images discernables varie de 1 à 4 µm .

c-La distance centre à centre entre deux cellules de la rétine est égale à 2,5/2 = 1,25 µm .

d-Les résultats précedemment calculés sont du même ordre de grandeur : il y a adaptation entre la limite de résolution de l'oeil imposée par la diffraction et la limite de résolution imposée par la structure même de l'oeil (le minimum pour que deux images soient séparées est qu'elles atteignent deux cellules différentes )