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Afin de comprendre les mécanismes de la vision, il est nécessaire d’aborder certaines lois d’optiques, comme celles relatives aux lentilles, aux longueurs d’ondes, ou encore à la composition de la lumière.

I) Qu’est-ce que la lumière ?

La lumière est une forme d’énergie issue de deux composantes :
- une onde électromagnétique ondulatoire
- un aspect corpusculaire (les photons). C’est une des particularités de la lumière : elle peut être à la fois considérée comme une onde et comme de la matière. La lumière émise par le soleil se déplace à une vitesse d’environ 300 000 km/s, à une fréquence d’environ 600 000 GHz.

II) La couleur

La couleur de la lumière est caractérisée par sa fréquence, elle-même conditionnée par la longueur d’onde et la célérité de l’onde. On caractérise généralement la longueur d’onde d’un phénomène oscillatoire par la relation :
λ = CT
où  :
- λ désigne la longueur d’onde
- C désigne la célérité de l’onde
- T désigne la période de l’onde (en secondes)

On appelle rayonnement monochromatique un rayonnement comportant une seule longueur d’onde et rayonnement polychromatique un rayonnement qui en contient plusieurs (comme la lumière blanche).
L’ensemble des longueurs d’ondes composant un rayonnement polychromatique (et leurs intensités lumineuses respectives) est appelé spectre.
Toutefois l’oeil humain n’est pas capable de discerner les différentes composantes d’un rayonnement et ne perçoit que la résultante, fonction des différentes longueurs d’ondes qui le composent et de leur intensité lumineuse respective.
L’oeil humain est capable de voir des rayonnements dont la longueur d’onde est comprise entre 380 et 780 nanomètres. En dessous de 380 nm se trouvent des rayonnements tels que les ultraviolets, tandis que les rayons infrarouges ont une longueur d’onde au-dessus de 780 nm. L’ensemble des longueurs d’ondes visibles par l’oeil humain est appelé « spectre visible » :

Il est possible de décomposer les couleurs spectrales à l’aide d’un prisme en cristal. 

III) Le cristallin : une lentille convergente

Une lentille convergente est un dispositif, souvent de verre plus épaisse en son centre que sur ses bords.

Caractéristiques d’une lentille convergente :

Voyons maintenant les caractéristiques et les propriétés d’une lentille convergente :

A partir du point-objet B, on trace le rayon qui passe par le centre optique, puis le rayon qui est parallèle à l’axe optique ; leur intersection nous donne le point-image B’.
A’ se trouve au-dessus de B’ sur l’axe.
En joignant A’ et B’, on construit l’image A’B’ de l’objet AB.

Les dimensions de cet objet sont données par la relation suivante :

Γ=  (Théorème de Thalès)
Remarque : Les opticiens travaillent avec une grandeur nommée vergence : on la note C. Elle est exprimée en dioptrie (δ). C’est l’inverse de la distance focale :
C=