Notions d'optique

L'oeil est un instrument mobile de lignée optique ( infos). Il produit une image du monde extérieur.

Pour pouvoir étudier la vision, il faut posséder quelques notions élémentaires sur les propriétés physiques de la lumière et ses interactions avec l'environnement.

Propagation de la lumière

Une onde électromagnétique se propage en ligne droite, d'où son nom de rayon.

Que se passe-t-il quand ce rayon rencontre un objet ?

1. Le rayon peut être réfléchi.

Cette réflexion de la lumière (comme une balle sur un mur) peut être facilement mis en évidence par quelques expériences que tout le monde a fait.

Lorsqu'on prend une photo au flash près d'un miroir, on voit fort bien la lumière sur la photo !

Plus simplement, on peut se regarder dans une glace grâce à cette réflexion de la lumière. On peut voir le danger en voiture dans notre rétroviseur !

2. Le rayon peut être absorbé.

Dans ce cas, il y a transfert d'énergie de la lumière au corps rencontré.

C'est le cas classique lorsqu'on s'expose aux rayons solaires. La peau absorbe l'énergie et la transforme en chaleur.

Le monde nous apparaît coloré car les objets qui nous entourent absorbent certaines longueurs d'ondes et en réfléchissent d'autres.

Les objets noirs absorbent toutes les longueurs d'onde.

Les objets blancs les réfléchissent toutes.

Les objets réfléchissent la lumière de leur couleur : une orange réfléchit les longueurs d'ondes oranges et absorbent les autres…

Certains matériaux n'absorbent qu'une partie des rayons lumineux : c'est une absorpsion sélective qui est à l'origine des verres colorés par exemple ( infos), ou des pigments des peintures.

3. Le rayon peut être réfracté (Wiki).

C'est le cas lorsque la lumière passe d'un milieu transparent à un autre, de densité différente.

Certains rayons sont déviés lorsqu'ils n'arrivent pas perpendiculairement à la surface de l'interface. L'angle de déviation dépend des différentes vitesses de propagation de l'onde électromagnétique dans les milieux traversés.

La lumière traverse l'air plus rapidement que l'eau !

Cette propriété est essentielle dans le passage de la lumière du milieu extérieur - air - dans l'oeil - humeur aqueuse et vitré -.

Lentilles

La réfraction est utilisée, de manière industrielle, dans la fabrication des lentilles.

La lentille est un matériau transparent, souvent en verre, dont une des deux surfaces est courbe et qui réfracte la lumière.

Les rayons lumineux sont déviés suivant la forme de la lentille ( infos).

Lentille convexe ou convergente

Une lentille convexe (convergente) est plus épaisse au centre qu'en périphérie (loupe par exemple). Elle fait converger la lumière en un point précis, le foyer.

Lorsqu'on observe un objet rapproché, l'image est :

• à l'endroit (droite),
• plus grande que l'objet,
• virtuelle (non formée de points lumineux).

Lorsqu'on observe un objet éloigné, l'image est :

• inversée (de haut en bas et de gauche à droite),
• plus petite en général que l'objet,
• réelle (formée de points lumineux).

Lentille concave ou divergente

Une lentille concave (divergente) est plus épaisse en périphérie qu'au centre [comme une loupe) : elle fait diverger la lumière.

Que l'on observe un objet rapproché ou éloigné, l'image est :

• à l'endroit (droite),
• plus petite que l'objet,
• virtuelle (non formée de points lumineux).

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