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Physique-Chimie · 1ère Année Bac — Sciences Mathématiques

L'œil et les instruments d'optique

Le cours expliqué simplement, les questions que tous les élèves se posent et des exercices type examen national. Programme marocain, gratuit.

📘 Fiche de cours

L'essentiel du cours

L'œil est un système optique convergent. Il est modélisé par une lentille mince convergente de centre optique $O$ et de distance focale variable.

  • Accommodation : Capacité du cristallin à modifier sa vergence $C = \frac{1}{f'}$ pour que l'image se forme toujours sur la rétine.
  • Punctum Remotum ($PR$) : Pour un œil normal (emmétrope), $PR$ est à l'infini.
  • Punctum Proximum ($PP$) : Distance minimale de vision nette (environ $25\text{ cm}$).
  • Loupe : Lentille convergente de distance focale $f'$ courte. Elle permet d'obtenir une image virtuelle, droite et agrandie.
  • Grossissement ($G$) : $G = \frac{\alpha'}{\alpha}$, où $\alpha'$ est l'angle sous lequel on voit l'image et $\alpha$ l'angle sous lequel on voit l'objet à l'œil nu à $25\text{ cm}$.

Méthodes à maîtriser

  • Tracer le schéma de l'œil réduit.
  • Calculer la vergence $C$ en dioptries ($\delta$) : $C = \frac{1}{f'}$ (avec $f'$ en mètres).
  • Déterminer graphiquement la position de l'image à travers une loupe.
  • Utiliser la relation de conjugaison : $\frac{1}{OA'} - \frac{1}{OA} = \frac{1}{f'}$.

Exemples corrigés

Exemple : Une loupe a une distance focale $f' = 5\text{ cm}$. Un objet est placé à $4\text{ cm}$.

  1. $\frac{1}{OA'} = \frac{1}{f'} + \frac{1}{OA} = \frac{1}{0,05} + \frac{1}{-0,04} = 20 - 25 = -5\text{ m}^{-1}$.
  2. $OA' = -0,2\text{ m} = -20\text{ cm}$. L'image est virtuelle.

Erreurs fréquentes

  • Oublier de convertir $f'$ en mètres pour calculer la vergence.
  • Confondre l'image réelle (sur la rétine) et l'image virtuelle (donnée par une loupe).
  • Ne pas respecter le signe algébrique dans la relation de conjugaison.

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

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Défi flash : 4 questions

Sans compte

🎯 L'œil et les instruments d'optique

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La vergence d'une lentille est de $5\delta$. Sa distance focale est :

❓ Questions fréquentes

Est-ce que la vergence change quand on regarde de près ?

Oui, pour regarder de près, le cristallin se bombe, sa distance focale diminue, donc sa vergence augmente.

💡 À retenir : $C = 1/f'$, si $f'$ diminue, $C$ augmente.

kifach n3ref wach l'image virtuelle ou réelle ?

Si $OA' > 0$, l'image est réelle (derrière la lentille). Si $OA' < 0$, l'image est virtuelle (devant la lentille).

💡 À retenir : Image réelle = écran possible ; Image virtuelle = œil nécessaire.

La loupe agrandit-elle toujours l'objet ?

Non, seulement si l'objet est placé entre le centre optique et le foyer objet ($OA < f'$).

💡 À retenir : Objet dans la zone focale = image agrandie.

C'est quoi le punctum remotum ?

C'est la distance maximale à laquelle un œil peut voir un objet net sans effort. Pour un œil sain, c'est l'infini.

💡 À retenir : $PR = \infty$ pour un œil emmétrope.

La vergence s'exprime en quoi ?

En dioptries, notées $\delta$. C'est l'inverse du mètre ($m^{-1}$).

💡 À retenir : $1\delta = 1\text{ m}^{-1}$.

Pourquoi on utilise une loupe ?

Pour voir des détails d'un petit objet en augmentant l'angle sous lequel on le regarde, ce qui permet de mieux distinguer les détails.

💡 À retenir : La loupe augmente l'angle visuel.

Est-ce que la distance focale d'une loupe change ?

Non, une loupe est une lentille en verre avec une courbure fixe, donc sa distance focale est constante.

💡 À retenir : Seule la position de l'objet change.

L'image donnée par la loupe est-elle renversée ?

Non, elle est droite et virtuelle.

💡 À retenir : Loupe = image droite et agrandie.

C'est quoi la différence entre l'œil et une lentille simple ?

La différence majeure est que l'œil possède une distance focale variable grâce à l'accommodation du cristallin, alors qu'une lentille simple a une distance focale fixe.

💡 À retenir : L'œil s'adapte à la distance de l'objet, la lentille impose sa focale.

kifach n7seb l'grossissement dial loupe ?
  1. Calcule l'angle $\alpha$ sous lequel on voit l'objet à $25\text{ cm}$ : $\tan(\alpha) \approx \alpha = \frac{AB}{0,25}$.
  2. Calcule l'angle $\alpha'$ sous lequel on voit l'image à travers la loupe : $\tan(\alpha') \approx \alpha' = \frac{A'B'}{OA'}$.
  3. Fais le rapport $G = \frac{\alpha'}{\alpha}$.

💡 À retenir : $G$ est sans unité.

Pourquoi l'image sur la rétine est renversée ?

C'est une propriété optique des lentilles convergentes : tout objet situé au-delà du foyer objet donne une image réelle renversée. Le cerveau "redresse" cette image.

💡 À retenir : L'inversion est normale pour un système convergent.

chno hiya l'myopie ?

La myopie est un défaut où l'œil est trop long ou trop convergent. L'image se forme en avant de la rétine.

💡 À retenir : On corrige avec une lentille divergente.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

Un œil emmétrope observe un objet situé à $25\text{ cm}$ de son centre optique. La distance cristallin-rétine est de $17\text{ mm}$. Calculer la vergence du cristallin.

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Exercice 2

Une loupe de distance focale $f' = 10\text{ cm}$ est utilisée pour observer un timbre de $2\text{ cm}$ placé à $8\text{ cm}$ de la loupe. 1) Calculer la position de l'image. 2) Calculer le grandissement.

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Exercice 3

Un myope a son $PR$ à $50\text{ cm}$. Quelle lentille doit-il porter pour voir à l'infini ?

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