II) Mécanisme de la formation des images sur la rétine

      Suite à l'étude des milieux transparents, éléments permettant de dévier les rayons, il s'agit dans cette deuxième partie de comprendre dans un premier temps le trajet des rayons grâce à l'étude de leur réfraction (A) puis dans un second temps la manière dont l'œil assure la formation nette de l'image sur la rétine à l'aide de l'accommodation (B).

      La réfraction des rayons est une donnée indispensable pour la formation de l’image. Elle permet le changement du trajet des rayons dans l’œil et donc la possibilité d'assurer une formation nette de l’image sur la rétine. Bien que l’ensemble des milieux transparents étudié en première partie soit responsable de la réfraction des rayons, permettant la formation des images sur la rétine, le cristallin reste l’élément clef permettant de gérer ces rayons. En effet, le cristallin, lentille convergente, est l’élément principal responsable de la modulation de cette réfraction (1) dont il convient d'exposer le mécanisme (2).

1) Le cristallin nécessaire à la réfraction des rayons :

      Le cristallin est le composant clef du globe oculaire permettant la modulation de la réfraction des rayons et la formation de l’image dans l’œil. Le cristallin est en fait une lentille convergente qui suit les mêmes propriétés que celle-ci. La lentille convergente possède au moins une surface concave et est caractérisée par ses extrémités plus fines.

EXPERIENCE

Nous avons réalisé des expériences afin de déterminer l’action de la lentille convergente sur des rayons.

Observations :

-En passant par une lentille convergente, les rayons parallèles convergent, c’est-à-dire, se croisent en un même point, appelé foyer image.

-D’une part, la lentille 1 est plus épaisse, plus bombée que la lentille 3.  D’autre part, la distance entre la lentille 1 et son foyer image est plus courte que la distance entre la lentille 3 et son foyer image.

Conclusion :

Plus la lentille convergente est bombée, plus les rayons sont convergents. On dit alors que la vergence de la lentille est plus importante.

2) Le mécanisme de la réfractions des rayons :

      Comme toute lentille, le cristallin admet un centre optique (O), centre de la lentille, un foyer principal (F) situé à une certaine distance selon la vergence de la lentille, un foyer image (F’). La distance est appelée distance focale.

On observe trois rayons ayant un trajet particulier :

1-un rayon incident passant par le centre optique n’est pas dévié.

2-un rayon incident perpendiculaire à la lentille passe par le foyer image (F’).

3-un rayon incident passant par le foyer principal (F) ressort parallèle à l’axe optique.

Ces trois rayons permettent de déterminer  l’emplacement de l’image de l’objet observé.

Exemple illustré des 3 rayons pour un objet quelconque :

      L’image est à l’envers et plus grande que l’objet.

     Lorsque l’objet se rapproche de la lentille, son image s’éloigne. Cela signifie qu’il faut déplacer l’écran sur lequel se forme l’image pour que celle-ci reste toujours visible et nette. Mais dans l’œil, la rétine, membrane recouvrant une grande partie du globe oculaire, capteur de lumière, n’est pas amovible. La distance entre le centre optique et la rétine est constante.

     Le cristallin doit alors faire varier sa vergence pour assurer une formation nette de l’image sur la rétine. On parle alors d’accommodation.

       Suite à la compréhension des différents trajets des rayons, nous savons maintenant que l'image ne se forme pas toujours sur la rétine. Il faut donc pouvoir gérer les rayons avec une plus grande précision afin d'assurer la formation de l'image sur la rétine. Le cristallin est le seul élément qui puisse faire varier sa vergence et donc moduler le trajet des rayons. Cette "mise au point" est appelée accomodation. Cette accomodation est réalisée selon la distance entre l'objet observé et l'œil. Ce qui conduit à distinguer si l'objet est situé à l'infni, assez éloigné (1) ou s'il se trouve assez proche (2).

 1) L'objet  situé à l'infini :

      On dit que l'objet est situé à l'infini lorsque celui-ci est situé assez loin pour que les rayons provenant de cet objet soient parallèles entre eux. Comme il a été étudié, les rayons incidents parallèles passent par le foyer image après avoir traversé la lentille, ici le cristallin. L'image se forme donc dans le plan focal confondu avec la rétine. Dans cette situation, l'œil emmétrope, œil dépourvu de disfonctionnement, n'effectue aucun effort, on dit alors que l'œil est au repos. Il est donc relâché, les mucles cilliaires n'agissent pas et le cristallin est allongé.

EXPERIENCES

Suite à l'experience précédente, dans laquelle nous avons montré l'action de la lentille convergente, nous représentons dans cette nouvelle expérience, le trajet des rayons dans un œil réduit, un œil simplifié. Le cristallin est représenté par une lentille convergente.

Autre expérience représentant l’œil observant un objet situé à l’infini. Vue d'ensemble sur le montage effectué.

      Le cristallin admet tout de même une limite pour cette vision lointaine. Lorsque l’objet est trop éloigné, l’image de l’objet observé est floue. Ce point limite se nomme le punctum remotum.

      Ce relâchement est adapté pour une vision lointaine, mais lorsque lorque l'objet se rapproche, son image s'éloigne et l'œil doit alors rétablir la formation de l'image sur la rétine.

2) L’objet proche :

      Lorsque l'objet est proche, l'image apparaît floue, elle se forme après la rétine. L’œil a donc besoin d’accommoder afin de pouvoir observer cet objet situé à une distance plus courte. Comme la distance entre le centre optique (O) et la rétine est constante, il faut déplacer le foyer image et donc augmenter la vergence du cristallin afin de faire converger les rayons plus tôt.

      Plus une lentille convergente est épaisse, plus sa puissance est importante. Le cristallin suit le même principe et doit alors se bomber pour augmenter sa vergence. Le cristallin se bombe à l'aide des mucles clillaires.

EXPERIENCE

A travers cette expérience, nous comparons la taille du cristallin et l'image formée sur la rétine avant et après l'accommodation.

      Le cristallin admet également une limite pour l’accomodation. Lorsque l’objet est trop proche, l’œil ne peut se bomber davantage. Il n’y a alors pas d’accommodation et l’image de l’objet observé reste floue.  Ce point limite, faisant appelle aux capacités maximales de l’œil s’appelle le punctum proximum. La distance entre celui-ci et l’œil augmente avec l’âge. Le punctum proximum d’un enfant est extrêmement plus proche de l’œil que celui d’un adulte.

       La formation de l'image peut parfois être défaillante mais elle peut toutefois être corrigée.

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