PARTIE 1 (8 points) -   REPRÉSENTATION VISUELLE
 
Une jeune fille âgée de 9 ans et ne souffrant pas d’anomalie visuelle, part une semaine à la montagne en classe de neige. Ses parents lui achètent une paire de lunettes de soleil.
On s’intéresse à la qualité de ces lunettes.

Document 1 : facteurs influençant le diamètre pupillaire
Document 1a : variation du diamètre pupillaire D en fonction de la luminance L (correspondant à l’intensité lumineuse par unité de surface) du champ observé

Source: d’après http://serge.bertorello.free.fr (Notions d’optique), (consulté le 18-09-2017)

Remarque
Dans des conditions identiques, le diamètre pupillaire peut varier d’un individu à l’autre. La dimension maximale de la pupille est notamment affectée par le vieillissement, les pupilles d’une personne âgée ne parvenant plus à s’ouvrir autant que celles d’une personne jeune.

Document 1 b : comparaison du diamètre pupillaire d’un œil de la jeune fille dans deux situations

Source: d’après le Dr. Damien Gatinel, www.gatinel.com, ( consulté le 18-09-2017)

Document 2 : action de deux paires de lunettes sur le rayonnement UV solaire

Document 3 : rayonnements ultraviolets (UV) et œil
Chez l’enfant de moins de 10 ans, le cristallin, plus transparent, transmet 75 % des UV alors que chez l’adulte de plus de 25 ans, cette transmission est de l’ordre de 10 %.
Sources : UV et l’œil- www.guide-vue.fr et www.uv-damage.org (consultés le 11-07-2017)
Document 3a : conséquences d’une surexposition aux UV
La cornée et le cristallin absorbent la majeure partie des UV.
Effets d’une surexposition aux UV
Cornée :   Réaction inflammatoire douloureuse ou photokératite.  Les premiers symptômes sont une sensation granuleuse dans les yeux avec photophobie (1), larmoiement et douleur.
Cristallin :   Altération des protéines provoquant un vieillissement prématuré responsable d’une cataracte.
Rétine   :  Risque a priori accru d’apparition d’une dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA).
(1) La photophobie est l’intolérance à la lumière.

Document 3b : conditions augmentant le risque de surexposition aux UV
Le rayonnement UV augmente avec l’ensoleillement, mais également avec l’altitude. Il est plus ou moins réfléchi par les surfaces qu’il rencontre : 1 % du rayonnement incident est réfléchi sur l’herbe, 10 % sur le sable, 20 % sur l’eau et jusqu’à 85 % sur la neige.
Source: d’après Docteur Christophe Bertrand- ophtalmologue. www.dermagazine.fr/œil-et-soleil (consulté Je 11-07-2017)


COMMENTAIRE RÉDIGÉ :
Montrer en quoi le port à la montagne des lunettes de soleil achetées pour le voyage peut s’avérer très dangereux pour les yeux de cette jeune fille.
Vous développerez une argumentation en vous appuyant sur les documents et vos connaissances (qui intègrent, entre autres, les connaissances acquises dans les différents champs disciplinaires).

Éléments personnels de correction
On pourrait penser que les lunettes de soleil, même de mauvaise qualité et inadaptées à un fort éclairement, permettent une diminution de l'intensité lumineuse prénétrant dans l'œil. (C'est probable, mais vous n'avez aucun élément sur la teinte de ces verres : voir ici par exemple).
D'abord, dans le cas de la jeune fille, les verres solaires diminuent le réflexe pupillaire, et ce, d'autant plus que c'est un personne jeune dont la pupille s'ouvre facilement toute grande.
Donc, avec les lunettes solaires inadaptées, la pupille se ferme moins au soleil, qu'elle ne le ferait si la jeune fille ne portait pas de lunettes.
Vous pouvez chiffrer ce réflexe, mais cela n'était certainement pas exigé.
Pour mesurer les deux diamètres, vous prenez une règle et vous mesurez la taille de l'échelle qui dépend de l'agrandissement de votre photo.

Ici 1,5 mm mesure 0,85 mm sur mon écran (ou sur ma feuille de papier). Pour ne pas mélanger la taille réelle de la taille sur la photo imprimée ou projettée, je note les unités sur la photo "u.a." unités arbitraires (mais ce sont des millimètres sur ma règle). Donc 1,5 mm réels correspondent à 0,85 u.a. sur la photo.
Je mesure ensuite les diamètre de chacune des deux pupilles et je trouve respectivement 1,65 u.a. et 2,60 u.a.
Je peux en déduire donc que la taille réelle (en mm) des diamètres pupillaires correspondants est de :
- 1,65 ua x 1,5 mm /0,85 ua = 2,91 mm pour le diamètre pupillaire (D) sans lunettes solaires ;
- et de 2,60 ua x 1,5 mm / 0,85 ua = 4,90 mm pour le diamètre pupillaire (D') de la photo avec les lunettes.
Donc, ce n'est pas si simple. D'une part l'intensité lumineuse qui arrive à l'œil est moins grande du fait du port de verres plus ou moins teintés qui absorbent une partie de la lumière qui arrive à l'œil, et d'autre part vous pouvez voir dans le document 3 que la pupille s'ouvre davantage avec des lunettes de soleil, et donc que la rétine reçoit davantage de lumière (sauf si la teinte permet une absorption supérieure à l'intensité lumineuse aditionnelle, du fait de l'ouverture de la pupille). Vous n'avez pas d'élément pour trancher le rôle de ces lunettes.
Paradoxalement, la présence de lunettes solaires fait donc bien augmenter la quantité de lumière qui pénètre dans l'œil.
L'échelle logarithmique des abscisses est tout d'abord suspecte car les deux intervalles étant égaux de part et d'autre du chiffre 10 en abcisses, cette valeur est probablement une erreur (image originale identique, l'erreur se trouve aussi dans l'Encyclopedia Universalis (article vision) d'où est extraite l'image) et le chiffre serait 100=1 ( ou encore on peut changer le 10-3 en 10-2). On pourrait chiffrer l'intervalle à 5-250 U.S.I (cd.m-2). À l'article Luminance de wikipédia on trouve que les valeurs inférieures à 0,1 cd.m-2 correspondent à une vision nocturne, que la vision diurne correspondant à des valeurs de quelques candela à quelques milliers de candela par mètre carré. Au-delà c'est l'éblouissement. On aurait donc un diamètre pupillaire voisin de 2 mm (et en dessous) pour la zone d'éblouissement et un diamètre de l'ordre de 7 mm (et au-dessus) pour la vision nocturne. 

Comme d'autre part ces lunettes inadaptées n'arrêtent que 20% des UV solaires, leur utilisation provoque tout aussi paradoxalement une plus grande pénétration des UV solaires dans l'œil de la jeune fille. Au lieu de protéger l'œil soumis à une très forte luminosité en montagne du fait de l'intense réflexion des rayons lumineux par la neige ou la glace (85%), les verres solaires inadaptés le mettent en danger..
Les dangers sont ceux évoqués dans le document 3a  puisque les tissus de l'œil, - qui sont tous vivants et plus ou moins fragiles -  absorbant trop d'UV, subissent des dégradations. Photokératite pour la cornée transparente  et photophobie, risque accru de cataracte avant l'âge pour le cristallin, ainsi que de DMLA pour la rétine contenant les cellules photoréceptrices.
Le port de lunettes "de glacier" adapatées à la haute montagne et comportant d'efficaces filtres UV (la quasi totalité des UV sont absorbés par ces verres) est un impératif.