Cours physique chimie, la vision, 1ère L

ILe mécanisme général de la vision

AApproche historique : le sens de la vision

Dès l'Antiquité, les scientifiques se sont intéressés au mécanisme de la vision. Deux théories s'affrontaient alors :

Théorie de l'œil émetteur de rayons lumineux (extramission)

Théorie de l'œil récepteur de rayons lumineux (intromission)

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Les conceptions antiques de la vision

Les principaux arguments en faveur de l'une ou l'autre des conceptions antiques de la vision sont résumés dans le tableau suivant :

Oeil émetteur Oeil récepteur

Observation des yeux luisants des félins la nuit Impossibilité de voir de nuit

La vision des détails est plus délicate de loin Une lumière trop intense blesse l'œil

La forme bombée de l'œil semble plus adaptée à une émission qu'à une réception Les autres sens de l'homme, notamment l'ouïe sont clairement assurés par des organes récepteurs.

Après des siècles de controverses, la théorie de l'œil récepteur de lumière est aujourd'hui complètement validée.

Le sens de la vision est donc bien de l'objet vers l'œil.

BLes conditions de visibilité d'un objet

1Enoncé des conditions

Objet

En optique, on appelle objet tout corps dont sont issus des rayons lumineux.

Parmi les objets, on distingue :

Les sources de lumière qui créent des rayons lumineux

Les objets diffusifs qui diffusent, c'est-à-dire réfléchissent dans toutes les directions, des rayons lumineux créés par une source distincte.

Le Soleil est un objet au sens de l'optique. C'est également une source car il crée la lumière qu'il émet.

La Lune est également un objet au sens de l'optique. En revanche, c'est un objet diffusif car elle ne crée pas de lumière mais diffuse dans toutes les directions la lumière créée par le Soleil.

Principe de la visibilité d'un objet :

Un objet est visible par un observateur si des rayons lumineux issus de l'objet atteignent l'œil de l'observateur.

Conditions de visibilité d'un objet :

Il découle du principe précédent qu'un objet est visible par un observateur aux conditions suivantes:

L'objet émet des rayons lumineux (soit en tant qu'objet diffusif, soit en tant que source)

Il n'y a pas d'obstacle sur le chemin des rayons lumineux entre l'objet et l'œil.

Le Soleil est visible par un observateur aux yeux ouverts situé dans la partie de la Terre où il fait jour parce que d'une part, le Soleil émet de la lumière et que d'autre part, il n'y a pas d'obstacle entre le Soleil et l'œil de cet observateur.

Le Soleil deviendra non visible pour cet observateur si un obstacle se met sur le chemin des rayons lumineux, par exemple la Terre (c'est le cas quand il fait nuit), ou les paupières fermées de l'observateur.

2Schéma global du mécanisme de la vision

Les schémas suivants résument le mécanisme de la vision des objets :

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IIModélisation optique de l'œil

AL'anatomie de l'œil réel

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Anatomie simplifiée de l'œil humain

On note que :

La cornée, les humeurs aqueuse et vitrée et le cristallin sont des milieux transparents.

L'iris et la rétine sont opaques.

BLe modèle de l'œil réduit

1Un système optique de formation d'images : l'appareil photographique

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Schéma de principe d'un appareil photographique

Dans un appareil photographique, les rayons lumineux issus du sujet photographié sont déviés par l'objectif pour se concentrer sur une zone plane à l'arrière de l'appareil sur laquelle on veut que se forme l'image. C'est dans cette zone que se trouve soit un capteur électronique photosensible, soit une pellicule photographique afin que l'image soit captée.

Il est possible de faire varier la quantité de lumière entrant dans l'appareil grâce au réglage de l'ouverture d'un diaphragme.

2Comparaison entre l'œil et l'appareil photographique

En comparant la forme et les propriétés des différentes parties de l'œil avec celles des composants d'un appareil photographique, on peut établir le tableau suivant :

Appareil photographique Œil Fonction optique

Diaphragme Iris Régule la quantité de lumière pénétrant le système optique

Objectif Cristallin Concentre les rayons lumineux vers la zone où doit se former l'image.

Capteur ou pellicule Rétine Permet de former et de capter l'image.

3L'œil réduit

Le modèle de l'œil réduit permet d'étudier le comportement optique de l'œil avec du matériel d'optique de laboratoire :

L'iris sera modélisé par un diaphragme

Le cristallin par une lentille convergente

La rétine par un écran (c'est-à-dire une surface plane et blanche)

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