Loupe en carton

De Wikidebrouillard.

Article incomplet en cours de rédaction

Sommaire

1 Matériel
2 L'expérience
3 Explication
4 Concepts scientifiques associés
5 Applications : Liens avec le quotidien
6 Liens avec d'autres expériences

Matériel

1 petit clou
1 bout de carton
1 journal

L'expérience

En vidéo

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La manipulation

Percer le carton avec le petit clou.
Fermer un œil.
Approcher le journal jusqu’à ce qu'il touche pratiquement le nez : impossible de lire !
Refaire la même expérience en regardant à travers le bout de carton posé contre l’oeil.

Que se passe-t-il ?

On arrive à lire.
L’image n’est plus floue.

Explication

Résumons :

Le petit diamètre du trou permet de limiter le faisceau lumineux qui vient des lettres du journal. L’image d’un point est alors bien un point. Si le diamètre du trou est trop important, l’image d’un point devient une tâche et l’image est floue.

Poussons un peu plus loin…

Lorsque l’objet est trop proche de l’œil, l’image d’un point lumineux sur la rétine devient plus large que les cellules réceptrices de la rétine (trajet rouge). Elle s’étale alors sur plusieurs cellules. Elles transmettent au cerveau plusieurs fois la même information (à l’origine unique). On dit dans ce cas que l’on voit « flou ». Dans ce cas de figure, en se concentrant on peut se rendre compte de ce phénomène : les contours des objets s’épaississent et se confondent avec les autres.

Si on place un diaphragme suffisamment petit entre l’œil et le point lumineux, on sélectionne une partie des rayons. Seuls les rayons qui possèdent une faible inclinaison par rapport à l’axe optique atteignent la rétine (trajet violet). Ces rayons ne forment pas une image du point plus grande que la cellule réceptrice. Les contours des objets visibles sont bien nets.

Cette condition sur l’inclinaison des rayons est appelée : condition de stigmatisme approché ou encore condition de Gauss . Elle intervient du fait que les lentilles convergentes (ici le cristallin) possèdent la propriété, lorsqu’elles sont éclairées par un faisceau de lumière parallèle suffisamment étroit et peu incliné sur l'axe, de le faire converger en un point (trajet vert).

Mais dans la réalité, les objets visibles ne sont pas infiniment éloignés. Mais s’ils le sont suffisamment, on considère que les rayons qu’ils émettent arrivent parallèlement à l’axe optique. On introduit alors une distance minimale de vision distincte : ici dmini (trajet orange) aussi appelé punctum proximum. Dans le cas d’un œil humain, chez un jeune sujet, cette distance est d’environ 25 cm.