ondes électromagnetiques , optique oculaire, transfert d'énergie à la matière, rayonnements UV

Question 1

quelles sont les longueurs d’onde du domaine du visible?

Answer 1

UV <400 nm < λ <750 nm < IR

Question 2

décrire le comportement ondulatoire d’une onde EM.

Answer 2

onde EM= propagation d’un champ magnétique ( sinusoïdaux + même λ) perpendiculaires entre eux et perpendiculaire a la direction de propagation.

Question 3

quelles sont les caractéristiques ondulatoires d’une onde EM?

Answer 3

Onde EM =
- propagation dans le vide
- changement de célérité en fonction du milieu
- pour une onde donnée, fréquence ν
est invariable dans le vide et autres milieux.

Question 4

décrire le comportement corpusculaire d’une onde EM.

Answer 4

Onde EM= flux discontinu de paquets d’énergie = photons

–> propagation à la même célérité que pour l’onde EM associée.

Question 5

comment relier l’énergie d’un photon à la fréquence qui lui est associée?

Answer 5

E = h ν = hc / λo
h = cste de Planck
ν= fréquence
lambda o = longueur d’onde dans le vide.

Question 6

lors d’un passe en milieu matériel, comment se comporte l’énergie des photons d’une onde EM? donner une formule.

Answer 6

comme ν inchangé dans milieu matériel, énergie du photon ne change pas non plus.
E (eV) = 1240 / λo en nm

Question 7

quelles sont les longueurs d’onde représentées dans les rayons solaires? (dans le domaine du visible)

Answer 7

radiations solaires atteignant la terre = dans domaine du visible = spectre continu + en plateau = toutes les longueurs d’onde sont également représentées

Question 8

quel est le rôle optique de l’œil?

Answer 8

rôle optique de l’œil = former une image nette sur la rétine.

Question 9

quelle formule définit le dioptre optique.

Answer 9

Puissance du dioptre D D = (n2 - n1 ) / R
avec n1 = 1
n2 ~ 1.336
n2> n1

Question 10

quelle est la valeur de D pour un œil emmetrope au repos?

Answer 10

oeil emmetrope au repos D = Do = 60 δ

Question 11

comment calculer D à partir des position objet image?

Answer 11

p1 (<0) = distance O-S
p2 (>0) = distance I-S
n2/p2 =( n1/n2 ) + D

Question 12

a quoi correspond un œil emmetrope au repos?

Answer 12

œil emmetrope au repos =œil sans défaut et sans modification notable de la présence du dioptre ( sans accommodation)

Question 13

quelles sont les conditions d’une vision nette?

Answer 13

pour vision nette besoin que l’ image de l’objet se forme sur la rétine . quand l’objet proche , sans accommodation –> image derrière la rétine –> phénomène réflexe = accommodation.

Question 14

quel est le rôle du cristallin?

Answer 14

le cristallin assure l’accommodation–> augmentation de la puissance du dioptre par une baisse du rayon de courbure = phénomène réflexe spontané et instantané.
= travail musculaire.

Question 15

quelle est la structure du cristallin?

Answer 15

cristallin = structure en feuillets capables de glisser les uns par rapport aux autres

Question 16

comment bloquer l’accommodation?

Answer 16

collyre cycloplégique bloque le muscle ciliaire donc bloque l’accommodation.

Question 17

qu’est ce que le punctum remotum? PR

Answer 17

PR = point objet le + éloigné avec une vision nette au repos
pour œil emmet PR = - infini ( au delà de
- 5m)

Question 18

qu’est-ce que le punctum proximum? PP

Answer 18

PP point objet le plus proche dont la vision est nette avec un maximum d’accommodation

• l’œil ne voit pas plus proche
• valeur déterminée par les facultés d’accommodation
• image du PP est toujours sur la rétine

Question 19

définir AAmax et donner 2 formules pour la calculer.

Answer 19

AA max = accommodation pour voir net un objet situé à PP
AA max = D max - D min > 0
et AA max = 1 / PR - 1 / PP

Question 20

à quel moment une personne est considérée comme presbyte?

Answer 20

presbyties quand AA max < 3 delta

Question 21

qu’est ce que la presbytie?

Answer 21

presbytie = perte de la plasticité du cristallin ==> perte progressive des facultés d’accommodation
==> PP s’éloigne de l’œil.

Question 22

a quoi correspond la myopie?

Answer 22

myopie = profondeur axiale anormalement longue ==> œil trop long ==> système trop convergent ==> image objet à - infini se forme avant le plan de la rétine

Question 23

où se situe la PP et le PR d’un œil myope?

Answer 23

PR = réel mais plus proche que -infini
PP = + proche que normalement (que pour œil emmet)

Question 24

comment est défini le degré de myopie?

Answer 24

degré de myopie = 1/PR <0

Question 25

quelles sont les manifestations de la presbytie sur un œil myope?

Answer 25

presbytie plus tardive que pour œil emmet car PP est plus proche de l’œil.

Question 26

comment corriger la myopie?

Answer 26

correction myopie = lentilles divergentes. ou chirurgie.

Question 27

a quoi correspond l’hypermétropie?

Answer 27

hypermétropie = profondeur axiale de l’oeil anormalement courte
oeil trop court –> système pas assez convergent –> image d’un objet a - infini formé derrière la rétine.

Question 28

où se situent PR et PP d’un oeil hypermétropoe?

Answer 28

PR = virtuel (derrière l'oeil.)
PP = + éloigné que a normale.

Question 29

comment est défini le degré d’hypermétropie?

Answer 29

degré d’hypermétropie = 1/PR ( >0)

Question 30

quelles sont les manifestations de la presbytie pour un oeil hypermétrope?

Answer 30

presbytie chez hypermétrope se fait + tôt car PP est plus loin.

Question 31

comment corriger l’hypermétrpie?

Answer 31

correction hypermétropie = lentilles convergentes ou chirurgie

Question 32

que fait l’oeil face à l’hypermétropie?

Answer 32

quand hypermétropie –> oeil accommode sans cesse pour compenser –> risque de fatigue oculaire.

Question 33

quels sont les différents domaines de vision nette que peuvent avoir des yeux hypermétropes selon leur degré d’hypermétropie?

Answer 33

AAmax > D hypermétrope ( PR= virtuel et PP = réel) –> DVN = [- infini ; PP]
AAmax = D hypermétropie( PR= virtuel et PP= - infini) –> DVN = - infini
AAmax < D hypermétrope ( PR et PP virtuels) –> pas de DVN

Question 34

quels sont les différents effets énergétiques des rayonnements en fonction de la longueur d’onde lambda?

Answer 34

matière absorbe énergie des photons ( E= h nu)
différents effets en fonction de lambda et de E
-interaction sans effet spécifique (chaleur)
- effet biologiques spécifiques (visibles et UV)
- effet biologique éventuellement dangereux (UV Rayons x et rayons gamma)

Question 35

combien y a-t-il des photorerécepteurs absorbant les photons?

Answer 35

4 types de photorecepteurs
-bâtonnets –> molécule de rhodopsine activée par les photons de longueur d’onde 500 nm ( E= 2.5 eV)
- trois sortes de cônes grâce à trois variants différents de la rhodopsine
430 nm –> lum bleu
530nm –> lum verte
570 nm –> lumière rouge

Question 36

comment peut-on convertir l’énergie en onde?

Answer 36

E(eV) = 1240/ lambda( en nm)

1 eV = 100 kJ/mol

Question 37

selon le modèle de Bohr, sur un atome , quels sont les e- avec El la plus élevée?

Answer 37

El ( énergie liaison) la + élevée = portée par les électrons les plus proches du noyau.

Question 38

par quoi se fait l’ionisation ou l’excitation de l’atome?

Answer 38

excitation et ionisation sont dues a apport d’énergie extérieure à l’atome.

Question 39

dans quelles circonstances un atome va-t-il s’ioniser?

Answer 39

si E > El alors e- est éjecté de l’atome –> ionisation.

Question 40

dans quelles circonstances un atome va-t-il s’exciter?

Answer 40

si E = E transition entre deux couches alors e- passe d’un niveau à une couche plus périphérique.

Question 41

décrire l’ionisation par effet photoélectrique.( E photon, El…)

Answer 41

ionisation par effet photoélectrique

• E photon = h nu = 1240 / lambda > El
• photon cède totalité de son énergie et disparait
• atome est ionisé
• e- expulsé avec Ec = 1240/ lambda - El

pour certains solides (Zn,Cs,Na) –> e- peu liés = dans bande de construction + E extraction ~= 1/2 E première ionisation ~= 1 à 4 eV
–> si E photon > e extraction –> extraction des e- périphériques possible.

Question 42

comment se fait une désexcitation?

Answer 42

retour a l’état fondamental ou a un niveau d’énergie inférieur –> émission photon tel que
lambda (nm) = 1240/ delta E(eV)

Question 43

dans une molécule, a quel(s) niveau(x) se fait l’excitation?

Answer 43

dans molécules, l’état excité = + complexe que pour les atomes
–> niveau énergétique électronique + sous niveaux de vibration + sous niveau de rotation

Question 44

de quoi dépend l’énergie de la couche électronique?

Answer 44

couche électronique = énergie électronique dépend de la configuration électronique.

Question 45

de quoi dépend l’énergie du sous niveau de vibration?

Answer 45

sous niveau de vibration: énergie de vibration dépend du mouvement d’oscillation au sein de la molécule.

Question 46

de quoi dépend l’énergie sous niveau e rotation?

Answer 46

sous niveaux de rotation: énergie de rotation dépendant de Ec de rotation de la molécule atour de son centre de gravité.

Question 47

donner des ODG pour les E transition électronique , E transition vibratoire , E transition rotation.

Answer 47

E transition électronique = quelques eV
E transition vibration = quelques 0.1 eV
E transition rotation = quelques 0.01 eV
–> E nécessaire a une excitation moléculaire relativement faible.

Question 48

donner les différentes voies de retour à l’état fondamental pour une molécule.

Answer 48

retour à l’état fondamental pour une molécule
- désactivation thermique
- transfert E a une autre molécule par résonance
-émission radiative: fluorescence.
utilisation de énergie pou réaction photochimique ou photobiologique.

Question 49

comment se déroule la désexcitation d’une molécule par émission de fluorescence?

Answer 49

désexcitation par émission de fluorescence = deux parties

• désexcitation non radiative –> une partie de E = dissipée par relaxation vibrationnelle / rotationnelle –> transition à sous niveau excité inférieur de vibration ou de rotation.
• desactivation radiative –> reste desexcitation= voie radiative à partir de sous niveau exité de vibration ou rotation d’E inf –> E photofluo < E abs pendant excitation

Question 50

qu’observons nous le plus souvent lorsque l’excitation d’une molécule se fait par absorption de photon dans un domaine UV?

Answer 50

si absorption d’un photon UV par une molécule –> émission la + souvent d’un photon dans le domaine du visible

Question 51

définir les domaines de lambda et E pour le visible, les UVA UVB UVC.

Answer 51

visible  : lambda de 750 à 400 nm  
               E ~1.6 à 3.1 eV
UVA     : lambda de 400 à 320 nm  
               E ~3.1 à 3.9 eV
UVB      : lambda de 320 à 280 nm  
               E ~3.9 à 4.4 eV
UVC      : lambda de 280 à 100 nm  
               E ~4.4 à 12.4 eV

Question 52

quel rôle joue l’atmosphère?

Answer 52

atmosphère joue un rôle de filtre très important ( par ozone)

Question 53

a partir de quand un rayonnement est potentiellement ionisant pour les tissus biologiques? que doit-on en conclure sur les rayons UV?

Answer 53

Rayonnement = potentiellement ionisant pour tissus biologiques si E > 13.6 eV
( = E liaison des e- de H)
–> les UBA et UVB ne sont pas ionisants
–> les UVC sont ionisants

Question 54

quels sont les effets des UVA et UVB?

Answer 54

effet photochimique UVA et UVB = indispensables
* photosynthèse de la vitamine D : production de la vit D 3 par réaction photochimique –> UVB créent une rupture liaison intramoléculaire –> synthèse cutanée de vitD3
+ apports alimentaire de vit D insuffisant ==> photosynthèse de la vitD cutanée est essentielle
D3 précurseur indispensable
vit D indispensable à l’absorption intestinale du calcium et régulation du métabolisme photocalcique.

• mélanogenèse: 70% UVB + une partie des UVA sont absorbés par la mélanine à la base de l’épiderme.
• -> rôle protecteur pour les tissus sous jacents. attention la mélanine n’est pas une barrière absolue : si exposition prolongée: érythèmes et vieillissement cutané + effet carcinogène.

Question 55

quels sont les effets délétères des UV?

Answer 55

effets délétères photobiologiques des UV = production de radicaux libres ( = atome avec un e- non apparié)
–> grande réactivité chimique –> lésion sur les molécules biologiques
–> résulte souvent de rupture d’une liaison covalente par apport d’E photon.
attention = radical libre différent d’ion !!!