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Les rayons

lumineux dans l’œil

François Baverel

Julien Toitot

David Lhomme

T.P.E. TS2 / février 2004

Lycée Victor Hugo-BesançonSite : http://tpeoeil.free.fr

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I Description et rôle des différents composants de l’œil :

1° Présentation de l’œil.2° Trois membranes : la sclérotique, la choroïde et la rétine.3° Cinq milieux transparents : la conjonctive, l’humeur aqueuse, la cornée, le cristallin et l’humeur vitrée.4° Annexes complémentaires.

II Influence des annexes de l’œil sur les rayons lumineux :

1° Les indices de réfraction des annexes de l’œil.2° L’action de celles-ci sur la déviation des rayons lumineux.

LES RAYONS LUMINEUX DANS L’ŒIL

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INTRODUCTION

De tous les sens, la vue est souvent considérée comme le plus important. Selon une estimation, les

quatre cinquièmes de ce que nous connaissons sont transmis au cerveau par l'intermédiaire des

yeux. Les yeux reçoivent l'information à partir des rayons lumineux. Quand vous regardez quelque chose, les rayons réfléchis par l'objet pénètrent

dans l'œil.

Mais quel est le chemin parcouru par les rayons lumineux dans l’œil ?

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I Description et rôle des différents composants de l’œil :

Oeil (organe de la vision) :

- Volume : 6.5 cm³

- Poids : 7 grammes

- Forme : sphérique de 2,5 cm de diamètre, complétée vers l'avant par une autre demi-sphère de 8 mm de rayon, la cornée.

1° Présentation de l ’œil :

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I Description et rôle des différents composants de l’œil :

Schéma de l’œil:

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I Description et rôle des différents composants de l’œil :

La sclérotique :Partie blanche et opaque de l'œil constituée d'un tissu fibreux solide qui entoure le globe oculaire. Elle contient de fins vaisseaux sanguins.

La choroïde :Située entre la sclérotique et la rétine, elle est composée d’un fin réseau de ramifications vasculaires qui assure un apport constant d’oxygène et de nutriments à la rétine.

La rétine :Couche d'épaisseur microscopique qui tapisse le fond du globe oculaire. Elle est composée de cellules nerveuses réceptrices spécialisées : les cônes (vision diurne) et les bâtonnets (vision nocturne) détectant la lumière.

2° Trois membranes : la sclérotique, la choroïde et la rétine.

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I Description et rôle des différents composants de l’œil :

3° Cinq milieux transparents : la conjonctive, la cornée, l’humeur aqueuse, le cristallin et l’humeur vitrée :

La conjonctive :Membrane la plus superficielle de l'œil au niveau de laquelle se déposent les larmes. Elle recouvre l'œil mais aussi la face interne de la paupière. Elle sert à étanchéifier l'œil de l'extérieur et à le protéger.

La cornée :Fine membrane (moins de 1mm) transparente, c’est la structure qui a la plus grande sensibilité tactile du corps humain.

L’humeur aqueuse : Liquide transparent, continuellement filtré et renouvelé, qui maintient la pression et la forme du globe oculaire. Principalement constituée d’eau, elle nourrit la cornée.

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Le cristallin : Lentille optique biconvexe (deux faces bombées).

L’humeur vitrée (ou corps vitré) :Liquide gélatineux qui donne à l’œil sa forme et sa consistance. Il représente 90 % du volume de l’œil.

3° Cinq milieux transparents : la conjonctive, la cornée, l’humeur aqueuse, le cristallin et l’humeur vitrée :

I Description et rôle des différents composants de l’œil :

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4° Annexes complémentaires.

I Description et rôle des différents composants de l’œil :

L'iris :Il fonctionne comme un diaphragme en dosant la quantité de lumière qui pénètre dans l'œil. Son ouverture centrale est la pupille.

La macula :Région de la rétine, diamétralement opposée a la cornée, où l’acuité visuelle est maximale.

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1° Les indices de réfraction des annexes de l’œil :

II Influence des annexes de l’œil sur les rayons lumineux :

Définition : Indice de réfraction d'un milieu transparent (n) : n = c/v c : la vitesse de propagation de la lumière dans le vide (c = 3,000.108m/s)

v : la vitesse de propagation de la lumière dans le milieu.

Propriétés :n est toujours plus grand que 1 car c>v.Plus n est grand, plus v est petit.nair = nvide = 1,000 (c = vair)

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II Influence des annexes de l’œil sur les rayons lumineux :

1° Les indices de réfraction des annexes de l’œil :

Remarque :

-i : angle d’incidence -r : angle de réfraction

-n : milieu d’incidence -n’ : milieu de réfraction

D’après la loi de Descartes : n.sin(i) = n’.sin(r)

Et la relation de Gauss : sin(i) ~ i => n.i = n’.rAlors r/i = n/n’Donc r<i <=> n<n’ CONVERGENCE

r>i <=> n>n’ DIVERGENCE

i

r

n’

n

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II Influence des annexes de l’œil sur les rayons lumineux :

1° Les indices de réfraction des annexes de l’œil :

Indice de réfraction et vitesse des rayons dans les milieux transparents de l’œil :

MILIEU Indice de réfraction(n)

vitesse de propagation de la lumière(v = c/n)

Cornée 1.376 2.180*108 m/s

Humeur aqueuse 1.336 2.246*108 m/s

Cristallin 1.408 2.131*108 m/s

Corps vitré 1.336 2.246*108 m/s

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II Influence des annexes de l’œil sur les rayons lumineux :

2° L’action de celles-ci sur la déviation des rayons lumineux :

Action de la cornée : Action de l’humeur aqueuse :Convergence car ncornée > nair Divergence légère car nhumeur aqueuse < ncornée

Action du cristallin : Action de l’humeur vitrée : Convergence car ncristallin > nhumeur aqueuse Divergence légère car nhumeur vitrée < ncristallin

Humeurvitrée

RétineRayonlumineux

CristallinHumeuraqueuseCornée

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CONCLUSION

L’œil est une petite caméra biologique dont les prouesses dépassent celles des plus subtiles appareils photos. A l’avant, les

objectifs qui assurent la mise au point; à l’arrière, la pellicule sensible que forme la

rétine.

Mais attention si l’œil regarde c’est le cerveau qui voit.