L'?il : une caméra haute définition

L'?il : une caméra haute définition
Document 1
La lumière est reçue par l'?il comme par une caméra : un diaphragme,
l'iris, permet de régler la quantité de lumière passant à travers la
pupille. Les rayons lumineux sont déviés par réfraction lors de la
traversée de milieux transparents (cristallin principalement) comme ils le
sont par les lentilles d'un objectif. L'analogie est suffisante pour que
notre ?il soit qualifié de "camérulaire".
On appelle "définition de l'image", le nombre de capteurs par mm². Elle
diffère de manière importante entre une caméra, aussi perfectionnée soit-
elle, et notre ?il. La rétine de notre ?il contient environ 180 000
capteurs par mm² dans sa région centrale, chacun d'entre eux correspondant
à un point de l'image. Pour les caméscopes grand public, le nombre de
capteurs est de 10 000 par mm² ...
D'après Science et Vie, novembre 1994
Question 1: Mobiliser ses connaissances
Etablir une analogie entre les deux listes suivantes en reliant sur votre
copie les termes correspondants :
? Oeil, iris, rétine, cristallin,
? Diaphragme, lentille, caméra, pellicule.
Question 2 : Saisir des informations
Comparer la "définition de l'image" de la rétine de notre ?il à celle d'un
caméscope grand public en effectuant un rapport.

La formation d'une image nette pour un ?il normal
Pour une personne dont la vue est normale, la vision d'un objet à l'infini
est d'emblée nette et se fait sans effort : l'?il est au repos. Par contre,
la vision d'un objet proche nécessite un effort de mise au point.
Question 3 : Utiliser ses connaissances
3-1 Une personne dont la vue est normale regarde un objet à l'infini. Où se
forme l'image dans son ?il ?
3-2 Pour conserver une image nette, quand l'objet devient proche, comment
se modifie son cristallin ?
Comment s'appelle ce phénomène?

La formation d'une image nette pour une personne presbyte
Question 4 : Raisonner
Vers l'âge de 45 ans, un cap est franchi : pour un ?il normal, la vision de
loin reste bonne mais la vision nette de près (à moins de 50 cm) devient
presque impossible sans lunettes. Ce phénomène n'est pas considéré comme
une maladie ; il fait partie du vieillissement normal de l'individu qui
devient presbyte.
4-1 Pour chaque figure a et b du document 3 (voir ci-dessous), tout objet
situé entre A et l'infini est vu nettement. Indiquer dans la case
correspondante l'âge de la personne : 10 ans ou 45 ans ?
4-2 Expliquer en quelques mots en quoi consiste le défaut optique de la
presbytie et à quoi cela est dû.
Question 5 : Mobiliser ses connaissances
Le document 4 ci-dessous représente le trajet des rayons lumineux issus
d'un objet ponctuel A pour une personne presbyte. Justifier pourquoi cette
personne voit flou.
Document 4
[pic]
Question 6 : Mobiliser ses connaissances, raisonner
On modélise l'?il d'une personne totalement presbyte par une lentille mince
convergente dont le centre optique O se trouve à une distance constante, à
15 cm de l'écran (la rétine).
6-1 Dans le document 5 - figure a (voir ci-dessous), l'objet AB est situé à
l'infini, l'image A'B' est nette.
Placer sur la figure, les points images A' et B' de l'objet AB.
Déterminer sur la figure le foyer image F' de la lentille.
Quelle est la valeur de la distance focale de cette lentille modélisant
l'?il ?
6-2 Dans le document 5 - figure b (voir ci-dessous), l'objet AB est
rapproché, la personne presbyte voit flou. En déduire quel type de verre
correcteur est proposé par un ophtalmologiste pour corriger une presbytie.
6-3 Sur l'ordonnance, lira-t-on "'nécessité d'un verre correcteur de
vergence + 3 dioptries" ou bien "nécessité d'un verre correcteur de
vergence - 3 dioptries" ? Justifier la réponse.
6-4 Calculer alors la distance focal f de ce verre correcteur.
6-5 L'?il presbyte ayant été corrigé selon la prescription proposée par
l'ophtalmologiste, l'objet de la figure b est vu nettement. Préciser où se
trouve, grâce à cette correction, l'image A'B' de AB.
6-6 Une personne presbyte se voit proposer des verres correcteurs bifocaux
dits à double foyer (ils comportent dans leur partie inférieure une
lentille convergente et dans leur partie supérieure une lentille
divergente). Quel est le nom du deuxième défaut visuel de cette personne ?
Expliquer.
Document 3
[pic]
[pic]
Document 5
Les deux figures sont à la même échelle.
[pic]
[pic] Corrigé : Question 1
Oeil [pic]Caméra
Iris [pic]Diaphragme
Rétine [pic]Pellicule
Cristallin [pic]Lentille
Question 2
"Définition de l'image" pour :
- La rétine de notre ?il : 180 000 capteurs par mm²
- Le caméscope grand public : 10 000 capteurs mm²
> 180 000 / 10 000 = 18 > La définition de l'image pour la rétine de notre
?il est 18 fois plus grande que celle du caméscope grand public.
Question 3
3-1 L'image se forme sur la rétine d'un ?il normal.
3-2 Le cristallin doit se "bomber" pour devenir plus convergent : ce
phénomène s'appelle l'ACCOMODATION.
Question 4
4-1 figure a : 45 ans ; figure b : 10 ans : Vision nette même pour A proche
de l'?il.
4-2 Défaut optique de la presbytie :
Le cristallin NE CONVERGE PLUS SUFFISAMMENT.
Cause de la presbytie :
Lorsqu'un individu vieillit, le cristallin PERD DE SON ELASTICITE.
Question 5
La personne presbyte voit flou car l'image A' de A se forme DERRIERE LA
RETINE (point d'intersection des rayons lumineux).
Question 6
6-1 L'image A'B' est vue nette, elle se situe donc SUR LA RETINE (écran)
[pic]
A' = F' : un rayon lumineux parallèle à l'axe optique (issu d'un point à
l'infini) a pour image F', situé sur la rétine.
Pour la lentille modélisant l'?il la distance focale est :
f = OF' = OA' = 15 cm
6-2 Pour corriger la presbytie, l'ophtalmologiste propose des VERRES
CONVERGENTS.
6-3 "Nécessité d'un verre correcteur de vergence + 3 dioptries" : la
vergence d'un verre convergent est positive.
6-4 C = + 3 ?
La distance focale du verre correcteur est donc f = 1/C
soit f = 0.33 m (33 cm)
6-5 L'?il presbyte ayant été corrigé, l'image A'B' se trouve SUR LA RETINE
de L'OEIL.
6-6 La partie supérieure des verres correcteurs bifocaux est une lentille
divergente : le deuxième défaut visuel de cette personne est donc la
MYOPIE.
La myopie correspond à une MAUVAISE VISION DE LOIN : les IMAGES des objets
éloignés se forment en AVANT DE LA RETINE (le cristallin est alors trop
convergent). Partie SVT :
Saisir des informations et interpréter
La rétine n'a pas la même structure sur toute sa surface. Le tableau
suivant permet de le préciser.
Document 2 : tableau montrant la densité des photorécepteurs au niveau de
la rétine
|Densité des photorécepteurs de |180 000 cônes par mm² |
|la région centrale de la rétine |0 bâtonnet |
|Densité des photorécepteurs de |3 000 à 4 000 cônes |
|la rétine périphérique |par mm² |
| |80 000 bâtonnets par |
| |mm² |
En utilisant les données du document 2 et vos connaissances sur les
cellules à cône et les cellules à bâtonnet, expliquer les propriétés
différentes de la rétine centrale et de la rétine périphérique.
Correction :
La région CENTRALE de la rétine comporte une FORTE DENSITE de
PHOTORECEPTEURS.
Cela permet de comprendre que la vision centrale soit beaucoup plus précise
que la vision périphérique.
La région CENTRALE de la rétine ne comporte PAS DE BATONNETS. Or ceux-ci
sont plus sensibles que les cônes en faible intensité lumineuse.
Cela permet de comprendre que l'acuité soit moindre lorsque l'éclairage est
faible.
La région PERIPHERIQUE de la rétine comporte peu de cônes.
Cela permet de comprendre que l'on distingue mal les couleurs des objets
situés à la périphérie de notre champ visuel.
Document 1: description d'une pathologie où l'individu ne fabrique pas de
spermatozoïdes.
Maladie de Kellmann-De Morsier : ces malades présentent des testicules
atrophiés.
On a constaté que l'hypothalamus de ces hommes ne possède pas de cellules
productrices de la GnRH. Cette déficience a comme conséquence l'absence de
production de FSH et LH par l'hypophyse. Les testicules ne se développent
pas.
. GnRH : hormone de libération des gonado stimulines
. FSH : hormone folliculo-stimulante
. LH : hormone lutéinisante
Document 2 : données expérimentales
Diverses études ont montré que la LH, la FSH (produites par l'hypophyse) et
la testostérone (synthétisée par les testicules de l'individu) sont
nécessaires pour que la spermatogenèse soit quantitativement et
qualitativement normale.
Document 3 : autres données expérimentales
On pratique des injections hebdomadaires de testostérone chez des personnes
volontaires (zone blanche des graphiques). On mesure les taux de
concentration de LH et de FSH, ainsi que la concentration des
spermatozoïdes dans l'éjaculat. L'ensemble des résultats est récapitulé
sous la forme des graphiques suivants.
[Ici, bientôt une représentation graphique]
Question 1 : Saisir des informations
A partir de l'analyse des documents 1 et 2 et de vos connaissances,
expliquer le fait que les individus ne possédant pas de cellules
sécrétrices de la GnRH ont une spermatogenèse anormale et des testicules
atrophiés.
Question 2 : Argumenter
En utilisant le document 3, expliquer le fait que l'injection de
testostérone a un effet contraceptif.
Question 3 : Réaliser un schéma fonctionnel
Réaliser un schéma fonctionnel mettant en évidence les relations entre
l'hypothalamus, l'hypophyse et les testicules à l'origine de cet effet
contraceptif.
Correction :
Question 1 :
La GnRH stimule la libération des gonadostimulines, c'est-à-dire de FSH et
LH. Ces hormones stimulent les testicules.
En l'absence de GnRH, FSH et LH ne sont plus sécrétées (document 1) et le
taux de testostérone ne peut donc qu'être que faible.
Ces trois hormones sont indispensables à une spermatogenèse normale
(document 2).
Et l'on est en droit de penser que cet ensemble entraîne une atrophie des
testicules.
Question 2 :
Les injections de testostérone entraînent une diminution de la sécrétion
des