Optique

Œil normal

Un œil normal accommode pour focaliser de son point proche (25 cm) jusqu'à l'infini.

Œil normal — simulation interactive de Optique. Un œil normal accommode pour focaliser de son point proche (25 cm) jusqu'à l'infini. Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.

Vision normale

Un œil normal accommode pour mettre au point sur tout ce qui va de son punctum proximum (25 cm) à l'infini.

Un œil emmétrope focalise les rayons parallèles venant de l'infini sur la rétine sans accommodation. Le muscle ciliaire peut alors ajuster la forme du cristallin pour des objets plus proches jusqu'au punctum proximum (~25 cm chez l'adulte). Le préréglage modélise une focalisation détendue pour des scènes distantes.

• Point proche ≈ 25 cm
• Point lointain ∞

Mémoire d'enquête

Planifiez la question avant d'ouvrir le laboratoire

Le brief reprend la page pré-rendue  : question directrice, prédictions concurrentes, rôles des variables, lois directrices, préparation et consignes d’analyse et de prolongement restent visibles et dans cet ordre.

Question de conduite

Un œil normal peut se concentrer sur des objets n'importe où, depuis son point le plus proche jusqu'à l'infini en modifiant la distance focale de sa lentille interne (accommodation). L’œil a-t-il besoin d’une distance focale plus courte ou plus longue pour se concentrer sur un objet plus proche ?

Des pronostics à peser

• Plus court  : un objet plus proche a besoin que le cristallin de l'œil courbe la lumière plus fortement pour toujours se concentrer sur la même distance de la rétine.
• Distance focale plus longue pour des objets plus proches.
• La longueur focale n'a pas besoin de changer pour différentes distances d'objet.

Rôles variables

Ce que vous définissez  :

• Distance objet d_o (cm)

Ce que vous mesurez  :

• Distance focale requise f (cm)

Comment se déroule l'enquête

1. Ouvrez le préréglage œil normal et appuyez sur Réinitialiser. La rétine se trouve à un 2.2 cm fixe derrière le cristallin de l'œil.
2. Activez la lecture de la distance focale requise.
3. Réglez la distance de l'objet pour chaque essai et enregistrez la distance focale que l'œil doit adopter pour conserver l'image sur la rétine.

Équation gouvernante

Hébergement des yeux — P = 1/f

Pour garder l'image rétinienne nette, l'œil ajuste en permanence la distance focale de son objectif  : f = d_o·R/(d_o + R), où R est la distance fixe de la rétine. Les objets plus proches nécessitent des distances focales plus courtes (puissance de mise au point plus forte).

Ce que la feuille de travail imprimable demande aux élèves de résoudre

• Pour un essai, calculez f = d_o·R/(d_o + R) en utilisant R = 2.2 cm (la distance rétinienne). Comparez avec le tableau.
• Expliquez pourquoi f reste toujours juste en dessous de R = 2.2 cm, en s'en approchant à mesure que d_o devient très grand (œil détendu, mise au point à l'infini) et en descendant plus en dessous pour des objets plus proches (plus d'effort d'accommodation).

Où cela apparaît au-delà du laboratoire

• Le point proche d'un œil normal (environ 25 cm) définit la distance focale la plus courte que les muscles de l'œil peuvent atteindre  ; son point le plus éloigné (infini) est le plus long (complètement détendu). Expliquez pourquoi le vieillissement augmente généralement le point de vue rapproché (presbytie), même dans un œil par ailleurs en bonne santé  : le cristallin perd sa flexibilité et ne concentre plus sa puissance à l'infini.
• Un système de mise au point automatique d'un appareil photo fait mécaniquement ce que votre œil fait biologiquement  : ajuste la distance focale effective de son objectif (généralement en déplaçant l'objectif plutôt qu'en changeant sa forme) pour garder l'image nette sur le capteur à différentes distances des objets. Pourquoi l'objectif d'un appareil photo peut-il bouger physiquement alors que la lentille de votre œil change de forme ?

• AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
• General High School Physics — Light & optics
• NGSS High School Physics — Wave properties

1. Bienvenue dans le ojo normal
2. Sélectionnez le ojo
3. Appuyez sur Lecture
4. Vision de loin au repos
5. Ouvrez l'Inspecteur
6. Bravo !

Ouvrez la simulation interactive pour construire la scène, appuyez sur Lecture et explorez avec des mesures en direct et un tutoriel guidé.

Ouvrir le laboratoire interactif →

Télécharger la fiche de laboratoire →

Équation des lentilles minces