Expériences autour des cinq sens/Cinq sens: la vue
L’œil est un organe essentiel dans la vie de l’homme. Il permet la vision en relief et en couleurs. Mais c’est un organe compliqué et sujet à de nombreuses maladies et défauts. Les principaux défauts de la vision : la myopie, l’astigmatisme, l’hypermétropie et la presbytie. Les défauts étudiés dans l'enseignement secondaire, sont la myopie et l'hypermétropie.
Cet article peut être utilisé pour illustrer une des Expériences autour des cinq sens
Utilisation en classe
[modifier | modifier le wikicode]Pour une activité expérimentale destinée à la classe de première STL-SPCL, on peut illustrer les notions autour des notions de foyers, distance focale, utilisation de la relation de conjugaison et l'exploitation du modèle simplifié de l’œil, présente dans la première partie du programme "D'une image à l'autre" et "Images photographiques".
Nous nous intéresserons ici à déterminer le défaut d'un œil et comment le corriger.
Dispositif expérimental
[modifier | modifier le wikicode]
Un œil emmétrope est modélisé en laboratoire avec une lentille de focale 170 mm (qui joue le rôle le cristallin) et un écran E1 ( qui représente la rétine). La distance cristallin-rétine est d'environ 1,5 cm. L'expérience suivante est réalisée à une échelle x10.
On place l'écran E1 de manière à ce qu’il soit dans le plan focal de la lentille de 170 mm. On remplace la lentille de focale 170 mm par une lentille L1 de focale 125 mm.
Le but des élèves est de découvrir qu'elle est le problème de vue, et de savoir qu'elle est la correction à utiliser.
Œil myope ou hypermétrope?
[modifier | modifier le wikicode]L'image sur l'écran est floue. On place un écran E2 entre la lentille et l'écran E1 ou après l'écran E1. On regarde dans quelle cas on obtient une image nette.
Cas 1 : Une image nette est obtenu si l'écran E2 est entre la lentille et l'écran E1 → Œil myope
Cas 2 : Une image nette est obtenu si l'écran E2 est après l'écran E1 (il faut enlever l'écran E1) → Œil hypermétrope
Ici, on obtient une image nette si l'écran E2 est entre la lentille et l'écran E1.
Donc le patient est myope car l'image se forme avant la rétine.
On détermine la focale du cristallin de l'œil myope en positionnant la lentille E2 de manière à avoir une image nette.
On trouve f'myope = 125 mm.
Comment corriger un œil myope?
[modifier | modifier le wikicode]Dans la pratique on met des lunettes ou des lentilles. Considérons le cas des lunettes. Il ne faut pas oublier la distance entre les lunettes et les yeux qu'on appelle dlunettes
Avec:
f'myope = 125×10-3m
f'rétine = 170×10-3m
dlunettes= -200×10-3m (distance lunettes-œil est environ 0,2 m)
On trouve f'correction = -272×10-3m = -272 mm
La valeur de f'correction est négative, il faut donc une lentille divergente de focale -272 mm pour corriger l'œil myope.
Il faut donc des lunettes dont les verres ont une vergences C=1/f'correction, soit C=-3,67 δ
Le matériel de laboratoire ne nous permet pas d’avoir une lentille divergente de focale -272 mm, on choisit une lentille divergente proche de la focale calculée. On prend une lentille divergente de focale -300 mm, c'est-à-dire de vergence -3,33 δ.
En testant avec une vrai paire de lunettes de correction -3δ, et en plaçant les lunettes à 20 cm de la lentille L1 modélisant l'œil, on obtient effectivement une image nette.
