Déjà plus de
1 million
d'inscrits !
L'œil, du réel au modèle
Déjà plus de
1 million
d'inscrits !
Avant de commencer, regarde les vidéos suivantes
Introduction :
L’œil est une structure complexe que les scientifiques ont toujours essayé de comprendre. Il nous donne des renseignements sur l’objet que l’on regarde : sa forme, sa couleur, sa position dans l’espace, etc.
Cependant, l’œil peut être trompé. C’est le cas par exemple lorsqu’on regarde certaines images comme celle-ci :
Illusion d’optique - ©designmilk - CC BY-SA 2.0
Les lignes horizontales sont toutes parallèles contrairement à ce qu’on a l’impression de voir. De plus, les trois lignes ont exactement la même longueur. On parle d’illusion d’optique.
Ce cours traitera dans un premier temps l’histoire de la vision en nous plongeant dans les théories scientifiques établies depuis le Ve siècle avant J.-C.
La deuxième partie abordera les conditions de visibilité d’un objet, puis nous comment l’œil est organisé.
Enfin, nous verrons dans une quatrième partie ce que l’on appelle le « modèle réduit » de l’œil.
Histoire de la vision
Les premières théories tentant d’expliquer la vision datent du Ve siècle avant J.-C. À cette époque, deux théories principales s’opposent :
Un peu plus tard, Euclide, mathématicien de la Grèce antique, est le premier à parler de « rayons ». D’après lui, la lumière se propage par des rayons lumineux qui se déplacent en ligne droite.
Ce n’est que beaucoup plus tard, au XIe siècle, qu’un savant perse appelé Alhazen décrit plus précisément le mécanisme de la vision. Il écrira un traité d’optique, fruit de six années d’études et d’expérimentations.
Il offrira une description précise de l’anatomie d’un œil sans pour autant expliquer où se localise l’image dans l’œil.
Frise chronologique : l’histoire de la vision
On doit la théorie actuelle de la vision aux scientifiques autrichiens et français Kepler et Descartes. Au XVIIe siècle, ils montrent que les rayons lumineux provenant des objets pénètrent dans l’œil, se croisent et forment une image renversée sur la rétine située au fond de l’œil.
Conditions de visibilité d’un objet
Pour voir un objet, l’œil doit percevoir les rayons lumineux qui en émanent. On dit que l’objet diffuse la lumière.
Diffusion :
La diffusion est le renvoi dans toutes les directions de la lumière qui frappe la surface d’un corps.
Pour pouvoir diffuser de la lumière, l’objet doit être éclairé par une source lumineuse. Cela peut être le Soleil, la Lune, les étoiles ou une source de lumière artificielle.
De plus, il faut que les rayons lumineux émanant de l’objet entrent en ligne droite directement dans l’œil. En effet, s’il y a un mur entre l’objet et l’œil, les rayons lumineux ne pénètrent pas dans l’œil et l’objet n’est pas visible.
La diffusion de la lumière
Les trois conditions indispensables à la visibilité d’un objet sont donc :
Organisation de l’œil
Anatomie de l’œil humain
Accommodation :
On appelle accommodation les modifications effectuées par le cristallin pour adapter la vue lorsque la distance entre le sujet et l’objet regardé est modifiée.
La paroi de l’œil est constituée de plusieurs couches superposées.
Le modèle de l’œil réduit
L’œil peut être comparé à un appareil photo.
L’œil humain et l’appareil photo
On peut modéliser le système optique : on parle de modèle réduit de l’œil. Ce système permet de comprendre le comportement de l’œil en laboratoire.
Le schéma suivant montre que l’iris est alors modélisé par un diaphragme, le cristallin par une lentille convergente et la rétine par un écran.
Modélisation de l’œil en laboratoire