Instruments : l'œil, l'appareil photographique et la fibre optique
Cours · optique géométrique (PCSI), chapitre 5 · CPGE PCSI (1re année) · le début du chapitre, la suite sur Adloun
Les lois et les lentilles des chapitres précédents trouvent ici leurs applications. On modélise trois dispositifs emblématiques : l'œil, capteur biologique à lentille de vergence variable ; l'appareil photographique, avec sa profondeur de champ ; et la fibre optique à saut d'indice, qui guide la lumière par réflexion totale et dont on établira le cône d'acceptance et la dispersion intermodale. Ce chapitre clôt le livre d'optique géométrique.
5.1 L'œil
On modélise l'œil par l'association d'une lentille convergente de vergence variable (cornée + cristallin) et d'un capteur plan fixe (la rétine), situé à une distance constante derrière la lentille. Pour voir net un objet, l'œil ajuste sa vergence : c'est l'accommodation.
- le punctum remotum (PR) est le point le plus éloigné vu net sans accommoder (à l'infini pour un œil normal) ;
- le punctum proximum (PP) est le point le plus proche vu net en accommodant au maximum ( pour un œil normal).
La plage d'accommodation s'étend du PP au PR.
La rétine est à de la lentille (vergence pour l'infini). La plage d'accommodation d'un œil normal vaut quelques dioptries (). La limite de résolution angulaire est de l'ordre de la minute d'arc () : deux points plus rapprochés angulairement ne sont pas séparés.
Un œil myope est trop convergent pour sa longueur : au repos, il forme l'image d'un objet à l'infini en avant de la rétine, et son PR est à distance finie. Un verre divergent dont le foyer image est au PR le corrige : il donne de l'objet lointain une image virtuelle au PR, que l'œil voit net sans accommoder. Le verre translate la plage d'accommodation (comptée en inverses de distances) sans l'élargir : c'est l'objet des travaux dirigés.
Exercices du chapitre
- Œil réduit et amplitude d'accommodation corrigé
- Corriger un œil : myope, presbyte corrigé
- Limite de résolution angulaire de l'œil corrigé
- Nombre d'ouverture, durée d'exposition, flou de bougé corrigé
- Construire la profondeur de champ ; distance hyperfocale corrigé
- Cône d'acceptance d'une fibre à saut d'indice corrigé