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Modèle de l'oeil réduit

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Objectif(s)

L’œil est un organe complexe permettant la vision. Pour l’étudier, il est courant de faire appel à un modèle d’œil simplifié, appelé œil réduit. Grâce à ce modèle, on peut prévoir la formation d’images données par les objets observés. Il est également possible de comprendre plus facilement les éventuels défauts de l’œil.

1. Structure de l'oeil réel

Voici le schéma légendé d'un oeil, mettant en évidence ses différentes parties :

• La cornée constitue l’interface entre le milieu extérieur et l’intérieur de l’œil. C’est par la cornée que les rayons lumineux pénètrent dans l’œil.

• L’iris est un disque percé en son centre d’un disque noir, la pupille. L’iris a la propriété de se modifier selon la luminosité ambiante afin de moduler la quantité de lumière qui passera par la pupille.

• Le cristallin est une structure transparente, qui peut être déformée sous l’action de muscles, appelés muscles ciliaires, afin de permettre « une mise au point » (accommodation) de l’image qui se formera sur la rétine.

• La rétine est le fond de l’œil. Elle est tapissée de cellules sensibles à la lumière. On en trouve deux types :
- les cônes permettant de distinguer les couleurs
- les bâtonnets sensibles à la luminosité.
L’information lumineuse est collectée par le biais de fibres nerveuses qui se rassemblent en un nerf, le nerf optique.

• La fovéa est une partie de la rétine comportant un grand nombre de cellules photosensibles. C’est la fovéa qui assure la zone centrale de la vision, cruciale par exemple pour lire.

2. L'oeil réduit

Comme nous l’avons vu précédemment, l’œil est constitué par diverses structures. Pour construire le modèle de l’œil réduit, seuls trois éléments seront conservés : l’iris, le cristallin et la rétine.

→ L’iris sera assimilé à un diaphragme permettant de faire varier la quantité de lumière incidente en faisant varier son diamètre d’ouverture.

→ Le cristallin sera assimilé à une lentille convergente.

→ La rétine, quant à elle, sera assimilée à un écran situé à l’arrière de la lentille où les images se formeront. On représente alors l’œil réduit comme :

Remarque :

La distance d entre le cristallin et la rétine est une constante, valant approximativement 15 mm pour un œil humain.

3. Propagation des rayons lumineux dans l'oeil réduit

Pour avoir une vision nette d’un objet, les rayons qui nous parviennent de celui-ci doivent alors converger exactement au niveau de la rétine pour former une image :

L’œil ainsi modélisé est un œil emmétrope.

Cependant, il peut arriver que le cristallin soit trop convergent. On parle alors de myopie : l’image de l’objet se forme alors en avant de la rétine.

D’autre part, il peut aussi arriver qu’un œil ait un cristallin qui ne soit pas assez convergent. C’est alors un œil hypermétrope. L’image se formerait derrière la rétine :

Dans ces deux derniers cas, l’image collectée sur la rétine est floue, et l’objet observé sera ainsi vu flou.

L'essentiel

L’œil est un organe très sophistiqué permettant la vision. Il peut être modélisé par un œil réduit, qui consiste en un diaphragme (iris) disposé devant une lentille convergente (cristallin), elle-même placée devant un écran (la rétine) recueillant l’image ainsi formée. La distance entre la lentille et l’écran est constante. Une vision nette d’un objet correspond à la formation de son image sur la rétine. Si l’image se forme avant ou après, l’objet sera vu flou.

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