Description de l’œil
L'œil est l'organe de la vision. Il est assez exceptionnel puisqu'il s'adapte instantanément à des situations différentes selon que l'objet est proche de lui ou situé à l'infini.Il est considéré comme un globe de 25 mm environ de diamètre dont les parties essentielles sont schématisées sur la figure suivante:
De point de vue optique, les parties importantes de l’œil sont :
* La cornée : c’est une fine membrane transparente par laquelle la lumière pénètre à l’intérieur de l’œil (n # 1,377).
* La pupille : elle joue le rôle d’un diaphragme régularisant la quantité de la lumière admise dans l’œil.
* Le cristallin : il est assimilable à une lentille biconvexe non homogène maintenue par les muscles ciliaires, il est constitué de plusieurs couches d’indices de réfraction différents (n # 1,36 à 1,42).
Le cristallin sépare l’œil en deux compartiments d’indices différents : l’humeur vitrée (n # 1,337) et l’humeur aqueuse (n # 1,336).
* La rétine : c’est un tissu mince sur laquelle se forme une image ; elle est formée de cellules sensibles à la lumière : les cônes et les bâtonnets; la fovea, située dans une partie appelée macula, étant la zone de la rétine correspondant à la plus grande acuité visuelle de l’œil.
Formation d'une image
Tout mécanisme formant une image doit être capable de percevoir les différences d'intensité entre les différentes directions d'incidence de la lumière. L'œil doit donc être capable de détecter la lumière, détecter sa direction, et établir une relation hiérarchique entre les signaux provenant des différentes directions.
La perception de la lumière dans l'œil se fait grâce à des pigments, composés de deux parties liées covalement : une partie protéique, l'opsine et une partie lipidique dérivée de la vitamine A, le chromophore. Le pigment est disposé dans la membrane des cellules photoréceptrices, et est constituée de 7 hélices transmembranaires disposées en cercle dans la membrane autour du chromophore. C'est l'absorption d'un photon par le chromophore, permettant le passage de la configuration 11-cis du chromophore à une configuration all-trans, qui permet la sensibilité à la lumière. Une fois le pigment excité, l'opsine permet l'activation d'une protéine G via une de ses boucles cytoplasmiques, ce qui déclenche ensuite la réponse cellulaire.
Enfin, la comparaison des intensités lumineuses issues d'une même direction de l'espace nécessite une intégration des signaux électriques fournis par les neurones photorécepteurs. Cette intégration se fait en aval de la rétine. Le signal perçu par le cerveau n'est jamais absolu, et seule la différence d'intensité perçue entre les photorécepteurs est retenue, et non pas le niveau total d'intensité. Ceci permet à l'œil de s'adapter à la luminosité ambiante. En effet, en condition de forte luminosité, une même différence d'intensité entre deux récepteurs paraîtra plus faible, ce qui diminue la qualité de l'image.
Caractéristiques de l’œil
* Champ de vision angulaire ou mobilité: c’est la zone de perception de l’œil, l’angle étant de 40° à 50°.* Accommodation: c’est la faculté que possède l’œil de faire varier sa distance focale f’ lorsqu’il regarde un objet A éloigné ou proche telle que l’image A’ se forme toujours sur la rétine. Ce mécanisme est réalisé par la déformation du cristallin sous l’action des muscles ciliaires.
* Champ en profondeur: l’œil ne voit une image nette que si celle-ci se forme sur la rétine. L’œil possède deux points de vision particuliers:
* Le punctum remotum PR : c’est le point le plus éloigné de l’œil permettant une vision nette. Il est situé à la distance dite ‘’distance maximale de vision distincte’’ dM. La vision se fait sans fatigue dans ce cas. Pour un œil normal, ce point est situé à l’infini. Le champ en profondeur de l’œil est la zone située entre le PP et le PR de l’œil. Plus d'infos »
Œil réduit
La première modélisation de l'œil, dit «œil réduit» consiste à le considérer comme un dioptre sphérique, muni d'un diaphragme. Ce modèle permet de comprendre la formation des images sur la rétine et l'effet de la courbure (modifiée par le cristallin) pour l'accommodation.
Le modèle pratique utilisé dans des activités expérimentales consiste à modéliser la rétine par un écran plat et l'ensemble cristallin et cornée par une lentille convergente.
Dans certains dispositifs didactiques la lentille est une lentille souple constituée d'une membrane plastique que l'on peut remplir plus ou moins avec de l'eau. On peut ainsi montrer l'accommodation et aborder les notions de PP et de PR.
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