L'œil et la vision

L'œil: système optique et formation des images
Dans un milieu transparent et homogène, la lumière se propage en ligne droite.
Pour pouvoir être vu, un objet doit être source de lumière (source primaire comme le Soleil ou secondaire comme la Lune) et il ne doit y avoir aucun obstacle entre l'objet et l'œil. 
La conception de la vision n'a pas toujours été juste. Pendant l'Antiquité par exemple, les philosophes pensaient que le "feu visuel" se propageait de l'œil vers l'objet. Au Moyen Âge, on considérait que l'image se formait à l'endroit sur le nerf optique. On sait aujourd'hui que les rayons lumineux se propagent de l'objet vers l'œil et que l'image formée sur la rétine est inversée. 
L'œil peut être modélisé par différents instruments optiques.
DER: Schéma de l'œil en coupe
DER: modèle réduit de l'œil

Lentilles minces convergentes et divergentes
Une lentille mince est un milieu transparent qui possède au moins une surface sphérique déviant la lumière.
Tout rayon incident passant par le centre optique O n'est pas dévié.
Tout rayon incident parallèle à l'axe optique émerge en passant par le foyer image F.
La distance focale f', en mètre, d'une lentille est la distance OF'=f'.
Les opticiens utilisent une grandeur appelée vergence notée C. C'est l'inverse de la distance focale d'une lentille. Elle se mesure en dioptries, notée `¤d
DER: lentilles convergentes
Une lentille convergente fait converger les rayons lumineux, grossit un objet proche.
DER: lentilles divergentes
Une lentille divergente fait diverger les rayons lumineux et rétrécit un objet proche.

Formation des images par une lentille convergente
L'image A'B' d'un objet AB perpendiculaire à l'axe optique est obtenue en traçant deux rayons issus de B: le rayon incident passant par le centre optique O n'est pas dévié et le rayon incident parallèle à l'axe optique émerge en passant par le foyer image F'.
L'intersection des rayons lumineux sortants de la lentille donne l'image B' de B. L'image A' de A est sur l'axe optique de la lentille sur la perpendiculaire passant par B'.
DER: Construction de l'image d'un objet plan par une lentille convergente.

Accommodation et défauts de l'œil
Pour voir un objet net avec un œil normal, il faut que l'image de celui-ci soit formée sur la rétine.
Le punctum remotum est le point que voit un œil au repos. Pour un œil normal (emmetrope), il est situé à l'infini. 
L'accommodation est nécessaire pour voir nets des objets à différentes distances: l'œil modifie la courbure du cristallin, celui-ci est plus ou moins convergent.
Le punctum proximum est le point le plus proche qu'un œil est capable de voir net. Pour un œil accommodant normalement, il est à peu près à 25 cm.
Si l'œil doit accommoder pour regarder un objet à l'infini, il est hypermétrope: il n'est pas assez convergent. Pour corriger ce type de défaut, il faut placer une lentille convergente devant l'œil.
Si l'œil au repos voit un objet proche, il est myope: il est trop convergent et voit flous les objets éloignés. Pour corriger ce défaut, il faut placer une lentille divergente devant l'œil.

DER: Œil hypermétrope et correction par une lentille
DER: Œil myope et correction par une lentille

Mots clés du chapitre:
Centre optique d'une lentille; dioptrie; distance focale f'; foyer image F' d'une lentille; emmétrope; hypermétropie; lentille convergente; lentille divergente; myopie; presbytie; punctum proximum; punctum remotum; source primaire de lumière; source secondaire de lumière; vergence d'une lentille