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Niveau master
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optique, oeil astigmate

Posté par
Frediche
07-01-24 à 21:37

Bonsoir à tous, je cherche à aider une étudiante en école d'orthoptie qui sèche face  à des exercices sur les dioptres sphériques et qui n'a pas de réel cours qui tienne la route.

Il y a des exos type optique physique et ceux-là ne me posent pas de problème, mais il y a aussi des exercices typiques de ses études, et là, je ne sais pas comment m'y prendre : je n'ai rien trouvé sur internet d'ailleurs.


Il s'agit de raisonner dans le cas d'un oeil astigmate myopique simple direct.
D'après le peu de cours qu'elle a j'ai réussi à comprendre qu'un tel oeil se comportait comme 2 dioptres convergents convexes de sommet S confondu, mais de rayons de courbure distincts. Un est vertical, l'autre horizontal.
Apparemment, dans le cas qui est évoqué ici, et lorsqu'il regarde un objet à l'infini, on obtient de l'objet un "lieu" image appelé méridien vertical qui est sur la rétine, et un "lieu" image méridien horizontal situé en avant de la rétine.  Ce sont en fait deux segments de droite..
Le cours dit que la vergence  ou puissance du vertical est supérieure à celle de l'horizontal.

L'énoncé précise que cet oeil est "astigmate myopique simple direct de 2,00 dioptries", que la longueur de l'oeil (donc je crois que c'est la distance S-rétine) vaut 22,3 mm, et que l'indice de réfraction de l'oeil est 1,336.

Mon gros problème c'est cette phrase du cours que je ne comprends pas : "La courbure du méridien horizontal détermine la position de la focale verticale, et vice versa".
Car "détermine", mathématiquement ça veut dire quoi ???

Voici les premières questions de l'exo :

1/ quel méridien est de la bonne puissance compte tenu de la longueur de l'oeil ?
2) l'oeil étant au repos :
a) donnez la position de la focale verticale
b) calculer la puissance de chacun des méridiens
c) en déduire la position de la focale horizontale.



Je me suis dit que d'après le cours, la réponse à 1) devait être le vertical, puisque l'image est sur la rétine...

2a) j'ai voulu donc calculer la vergence verticale  en utilisant les formules des dioptres sphériques, vu qu'on connaît SF'v = SA'v =22,3 mm et donc j'ai trouvé Puissance verticale = 59,9 dioptries.

b) Ensuite je me suis dit que la vergence/puissance horizontale faisait 2 dioptries de moins d'après l'énoncé, donc 57,9 dioptries.
c) j'ai ré-utilisé la formule pour  trouver SA'h = SF'h= 23,1 mm.

OR, il n'y a pas de corrigé mais il y a les réponses numériques et ce n'est pas ça du tout...

cela indique 59,9 dioptries pour puissance HORIZONTALE
61,9 d pour la verticale (du coup ça c'est logique)
et SA'v = 21,6 mm

J'en déduis que les formules du dioptre tel qu'on les connaît sont différentes dans le cas de cet exercice, il semble y avoir un "mélange" entre le vertical et l'horizontal dans les expressions de la vergence et/ou de la formule liant SC à SF', et c'est là que j'ai cherché à comprendre (en vain) la phrase obscure du cours que j'ai recopiée plus haut.

J'ai conscience que ma question est super technique, mais à tout hasard si quelqu'un qui s'y connaît passait pas là, ce serait extrêmement gentil d'éclairer ma lanterne !!

Merci mille fois par avance, et merci déjà à ceux qui ont lu mon looooong message.

Posté par
Frediche
re : optique, oeil astigmate 07-01-24 à 21:42

(avant que quelqu'un ne me le fasse remarquer, oui je me suis aperçue que 23,1 mm nous amenait derrière la rétine alors que d'après le cours, cette image horizontale doit être devant...)

Posté par
Candide
re : optique, oeil astigmate 08-01-24 à 11:28

Bonjour,

Pas mon domaine et donc attendre confirmation ou réfutation de quelqu'un qui sait.

Dans l'astigmatisme myopique simple, une partie des rayons lumineux se focalisent sur la rétine et une partie des rayons se croisent en avant de la rétine.

La distance focale pour les rayons se croisant en avant de la rétine est donc plus petite que pour l'image normale (sur la rétine)

Comme la vergence est inversement proportionnelle à la distance focale, la vergence pour les rayons se croisant devant la rétine est plus grande que la vergence pour les rayons focalisant sur la rétine.

Si pour les rayons se focalisant sur la rétine, la vergence est de 59,9 dioptries, une astigmatie myopique simple directe de 2,00 dioptries donnera 59,9 + 2 = 61,9 dioptries pour les rayons se croisant en avant de la rétine.

Posté par
gts2
re : optique, oeil astigmate 08-01-24 à 11:40

Bonjour,

Confirmation : les formules du dioptre des ophtalmologistes sont bien les mêmes que partout et le problème vient bien de ""La courbure du méridien horizontal détermine la position de la focale verticale, et vice versa".
Une explication en image :
Si le méridien vertical est sur la rétine, cela signifie bien que la rétine est confondu avec le foyer du dioptre horizontal. Voir l'image à peu près au milieu du l'adresse indiquée (celle avec un trait vert et un point rouge et un trait rouge et point vert)

Posté par
Frediche
re : optique, oeil astigmate 08-01-24 à 11:57

Merci Candide c'est clair !
gts2, je crois que ça commence à s'éclairer vivement dans ma cervelle grâce à votre phrase "Si le méridien vertical est sur la rétine, cela signifie bien que la rétine est confondu avec le foyer du dioptre horizontal. ", parce qu'en fait, c'est cela que je n'avais pas compris !
Je retente des calculs et je reviens, si vous avez la patience de me corriger !
Merci encore !!

Posté par
Frediche
re : optique, oeil astigmate 08-01-24 à 12:30

Il  y a encore quelque chose qui me chagrine : quand l'énoncé demande la position de la focale verticale, est-ce bien SF'v qu'il veut ?

Parce que si j'ai bien compris cette fois, en appelant A'v (resp. A'h) l'image de A sur le méridien vertical (resp. horizontal), vu que l'objet est à l'infini on a A'v confondu avec F'h, et A'h avec F'v.
Est-ce que c'est cela ou j'erre dans le noir, là ?

La question 1 demande de calculer la focale verticale (donc SF'v  ?) or d'après ce que je pense avoir compris, j'ai SF'h = 22,3 mm (profondeur de l'oeil), ce qui me permet de calculer Ph (je trouve bien 59,9 d cette fois). Ensuite, comme Pv=Ph+2, on a Pv=61,9 d, et enfin SF'v = n(oeil)/Pv = 21,6 mm.

Or le "corrigé" indique que c'est SA'v qui vaut 21,6 mm...alors que d'après ce que je croyais avoir compris, A'v n'est pas sur F'v mais sur F'h.
Est-ce que je me trompe ?

Il est possible aussi que ce que le "corrigé" appelle A'v soit en fait l'image de A sur le méridien horizontal...et que donc ses notations A'v A'h soient inversées par rapport aux miennes ? Ce ne serait pas logique, mais...

Merci, et excusez ma lourdeur !

Pendant que j'y suis, je ne sais pas comment faire une des questions suivantes, qui est "calculer la taille de la focale horizontale et celle de la focale verticale". Qu'est-ce donc que la taille d'une focale ? Par rapport à la distance focale ?  Le cours de cette étudiante sur le sujet est inexistant...

Merci encore de votre aide...

Posté par
Frediche
re : optique, oeil astigmate 08-01-24 à 14:29

Ca y est j'ai compris, c'est bon !

Par contre, pour la taille des focales, non, je cherche toujours ce que ça peut être (rien trouvé sur le net), si quelqu'un sait, merci d'avance !

Posté par
Candide
re : optique, oeil astigmate 08-01-24 à 17:50

Bonjour,

Voir sur ce lien :  https://www.gatinel.com/recherche-formation/optique-paraxiale-et-points-cardinaux/formule-de-vergence/

La vergence - ou puissance optique paraxiale - s'exprime en dioptrie.
Pour une surface optique, elle est égale à l'inverse de la distance qui sépare du sommet du système optique du plan où se forme l'image nette (plus précisément du plan principal image au foyer image en optique paraxiale) multipliée par l'indice de réfraction du milieu considéré.

Voir aussi l'image sur le lien, elle montre que la distance focale est la distance entre "l'entrée du système optique" et l'endroit où les rayons convergent.

Dans un oeil astigmate myopique simple, il y a 2 distances focales puisque 2 points différents vers lesquels convergent les rayons. (un sur la rétine et un devant la rétine).

On a la relation : Vergence = (indice de réfraction)/(distance focale)

Donc, en connaissant la distance focale et l'indice de réfraction ... on peut calculer la vergence

Et inversement,  en connaissant la vergence et l'indice de réfraction ... on peut calculer la distance focale correspondante.

Posté par
gts2
re : optique, oeil astigmate 08-01-24 à 18:16

Pour ce qui est de la taille des focales, peut-être :
qui dit (page 2) : "segment horizontal ... qui est la focale horizontale du faisceau (attention le mot focale a un sens bien différent ...)"
La taille de la focale serait dans ce cas la dimension des segments de droite méridiens.

Posté par
Frediche
re : optique, oeil astigmate 08-01-24 à 18:30

Merci Candide, mais comme je le disais dans mon premier message je n'ai pas de souci avec les formules du cours sur les dioptres tel qu'on le voit en physique en prépa par exemple, j'ai des soucis avec CE cours-là, qui est tout autre chose que celui de MPSI ou autre...

L'exercice demande la "taille des focales" ce qui n'est absolument pas la même chose que les distances focales, qui ont déjà été calculées dans les premières questions.
Aucune idée de ce que signifie "taille de la focale", à part peut-être la longueur du segment image horizontal, et du segment image vertical ? Si c'est cela je ne sais d'ailleurs pas comment faire : l'objet est à l'infini mais on n'a pas d'angle d'incidence...
J'ai tenté de calculer la taille de l'image sur chaque "focale" (horizontale et verticale) en prenant un angle à 0,1 rad, et non, ce n'est pas cela, on n'obtient pas du tout les résultats donnés dans le "corrigé".

Et une question plus loin, il y a un calcul qui demande la "proximité" d'un point situé à 30 cm devant S...là non plus, je ne sais pas ce que c'est que la proximité (on trouve 3,03 dioptries d'après le "corrigé").

J'ai un problème de vocabulaire inconnu et de formules que je ne connais pas non plus a fortiori et que je ne trouve pas sur le web.

En l'absence de tout cours spécifique à cette classe d'orthoptie, je ne vois pas comment résoudre de tels exercices... ça tient plus de la divination qu'autre chose ! c'est pour cela que j'espérais tomber ici sur quelqu'un qui connaisse le "jargon" spécifique de ces études....et les formules qui vont avec.

Posté par
gts2
re : optique, oeil astigmate 08-01-24 à 18:41

"Aucune idée de ce que signifie "taille de la focale", à part peut-être la longueur du segment image horizontal."
Je ne vois que cela comme possibilité.
Dans ce cas, cela revient à calculer la dimension du trait rouge de la figure suivante :


optique, oeil astigmate

Posté par
Frediche
re : optique, oeil astigmate 08-01-24 à 20:38

Super, çà marche c'est bien ça !

j'ai (22,3-21,6)/22,3 = taille / 5   (en mm le tout, le 5 étant le diamètre de la pupille)
qui me donne taille du segment horizontal égale environ 0,157 mm, ce qui est bien la réponse donnée dans le "corrigé".

et pour le vertical, toujours Thalès donne :
taille = 5,00*0,700/21,6 égale environ 0,162 mm, c'est ça aussi.

MERCIIIIIII ! je suis super contente.

Reste plus que la notion de "proximité" d'un point, si jamais vous avez une idée de ce que c'est, la chose étant en dioptries c'est forcément homogène à l'inverse d'une distance, mais laquelle...

Quand SA = -30 cm, on trouve comme "proximité" 3,03 dioptries. Donc ce n'est pas "juste" l'inverse de SA, c'est autre chose (pas celle de AC non plus... j'ai essayé ).

Merci encore !

Posté par
Frediche
re : optique, oeil astigmate 08-01-24 à 21:13

J'ai peut-être une idée sur ce que pourrait être la proximité d'un point...

Est-ce que ce ne serait pas la différence entre la vergence réelle du dioptre horizontal (car c'est celui qui est "normal") et la vergence qui correspondrait à une image de l'objet A qui arriverait sur la rétine ?

Pour la position de l'objet, je me suis trompée en recopiant, c'est 33 cm devant S et non 30.
Comme l'oeil n'accommode pas, je calcule SA'h avec les paramètres du dioptre inchangés depuis la partie 1 de l'exo.
Je trouve SA'h = 23,5 mm (l'image se forme derrière la rétine).

Je calcule alors la vergence qu'aurait un oeil dont la rétine serait à cette distance, donc SF' = 23,5 mm, et je trouve 56,9 dioptries.

En réalité la vergence du dioptre horizontal est 59,9d, et donc "la proximité de A" pourrait être la différence. Le corrigé dit 3,03 d, mais j'ai pu pécher par excès d'arrondi quelque part.

C'était juste une idée comme ça...je continue de chercher.

Posté par
gts2
re : optique, oeil astigmate 09-01-24 à 07:32

Bonjour,

D'après :
"La proximité d'un point est l'inverse de la distance le séparant du sommet . Elle s'exprime en dioptrie."
Autrement dit c'est la vergence, c'est vrai qu'ils ont un jargon bien à eux...

Posté par
Frediche
re : optique, oeil astigmate 09-01-24 à 09:13

Bonjour Gts2, et merci beaucoup pour ce cours.

Comme j'avais mal lu l'énoncé (mea culpa) et pris 30 cm pour AS cela ne marchait pas, mais avec 33 on obtient bien 1/0,33=3,03 dioptries en faisant un pied de nez aux chiffres significatifs, mais passons, on n'en est plus à ça près !

J'ai réussi grâce à vous à dépatouiller 50% des questions, j'avais déjà réussi 30%, donc on va dire qu'avoir fait 80% de l'exercice est très honorable vu les circonstances.

Merci encore, bonne journée !



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