De la loupe à l'oculaire

Ph 1.3 DE LA LOUPE A L’OCULAIRE

Le but des instruments d’optique étudiés plus tard ( microscope, lunette astronomique ) est de donner une image perçue plus grosse d’un objet.

La grandeur physique déjà introduite : le grandissement s’avère insuffisante pour rendre compte de cette exigence, notamment quand l’image se trouve très éloignée de l’œil : elle peut être plus grande que l’objet mais perçue plus petite.

Nous allons donc commencer par parler de la vision d’objets lointains (situés à l’infini), puis expliquer comment on traite le sujet dans les dessins (il n’est pas facile avec une feuille non infinie d’y placer un objet à l’infini !!!) et introduire une nouvelle grandeur qui correspondra mieux à notre objectif.

1. QUELQUES INFORMATIONS SUR L’ŒIL

L’œil humain est un récepteur important. Du point de vue optique, il est constitué essentiellement :

 de la pupille, qui laisse entrer un flux de lumière limité par son ouverture (variable) ;

 du cristallin, qui concentre le flux de lumière sur la rétine ;

 de la rétine, surface sensible qui transforme l’énergie lumineuse en signal électrique.

La partie de l’œil la plus importante (en ce qui nous concerne dans ce cours) est le cristallin :

Il s’agit d’une lentille convergente bien particulière :

 quand un objet est à l’infini, l’image se forme à la distance focale de cette lentille, sur la rétine. (fig 1)

 Quand un objet est situé plus près, si le cristallin ‘’ne fait rien’’ l’image va aller se former derrière la rétine (fig 2). On voit flou car pour un point objet c’est toute une zone de la rétine qui est excitée.

Pour voir clair, l’image doit se former sur la rétine est l’œil y parvient en accommodant : la cristallin est une lentille convergente, de distance focale variable ; l’action des muscles oculaires fait plier la lentille et modifie la focale. (fig 3)

Pour l’œil, la position de repos est donc la vision d’un objet à l’infini ; chaque fois qu’un objet sera plus près il y aura accommodation donc action de muscles et fatigue oculaire.

Chaque appareil optique donnera de l’objet une image située à l’infini de manière à respecter cette contrainte.

Remarque : distance minimale de vision nette : dm

La distance minimale à laquelle on peut observer un objet distinctement et sans fatigue excessive s’appelle la distance minimale de vision distincte. Elle dépend de l’âge et des défauts de l’œil. Elle est estimée à 25 cm pour un adulte jeune dont l’œil est normal.

2. IMAGE D’UN OBJET SITUE A L’INFINI

Pour un objet situé à l’infini, tous les rayons issus d’un point arriveront sur la lentille avec une différence d’angle si petite qu’on pourra les considérer comme parallèles :

Ceci sera vrai pour tous les points de l’objet.

Un objet peut de plus être considéré à l’infini mais n’étant pas ponctuel (par ex : le soleil). Voici comment on en trace l’image par une lentille convergente :

Puisque l’objet est à l’infini, son image sera dans le plan du foyer image de la lentille. (En pointillés sur le dessin).

L’intersection entre ce plan et le rayon issu de B non dévié défini B’.

3. UNE FIGURINE PLUS GRANDE, PARAIT-ELLE NECESSAIREMENT PLUS GROSSE ?

3.1. Notion de diamètre apparent

Exp. (cf. classe de seconde) : Prendre 2 stylos de même taille. Les placer de manière à en voir un plus grand que l’autre.

Conclusion

Le diamètre apparent d’un objet est l’angle sous lequel on le voit.

Evidemment le diamètre apparent (c’est la raison pour laquelle on précise ‘’apparent’’) est différent si l’objet est loin ou proche.

3.2. Comment percevoir plus gros un objet ?

1. Pour distinguer les détails d’un objet, la première chose à faire consiste à approcher l’objet de l’œil. Comparer les schémas n°1 et n°2 .

2. Comment évolue le diamètre apparent de l’objet AB du schéma n°1 au schéma n°2 ?

Schéma

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