Quelques expériences pour mettre en évidence les propriétés de l'oeil

Observer un écran blanc fortement éclairé par le rétroprojecteur à travers le plus petit trou du papier canson. Que sont ces petits éléments, de diverses formes, qui "flottent" dans votre champ de vision (ils ont tendance à se déplacer si vous remuez les yeux) ?

ll s'agit de ce que l'on appelle des "corps flottants". Ceux-ci sont des opacités situées à l'intérieur de l'humeur vitrée.

Comment l'expérience que nous venons de faire aide-t'elle à voir ces "corps flottants" ?

Vous pouvez exercer une légère pression sur un côté de votre oeil. Normalement, vous voyez apparaître un changement dans votre champ de vision... De quel côté se produit se changement? Que pouvez-vous en déduire?

Le changement se produit du côté opposé à celui où vous exercez la pression : en effet, si vous exercez une pression sur des capteurs situé du côté gauche de la rétine, le cerveau, qui "inverse" l'image formée sur la rétine, percevra cette pression sur le côté droit de l'image.

Suspendez un bout de coton avec un petit noeud à une de ses extrémités entre votre oeil et le canson, et observez l'écran blanc éclairé par le rétroprojecteur à travers un petit trou dans le canson. Qu'observez-vous? Que représente l'image du coton que vous voyez ? Pourquoi est-elle renversée ?

L'image que vous voyez est en fait l'ombre du coton sur votre rétine. Elle est renversée car, contrairement aux images formées par le cristallin, elle se forme à l'endroit sur la rétine. Le cerveau, en interprétant les informations qui lui arrivent, renverse l'image.

Gabrielle Bonnet

Figure 2. Formation de l'ombre du coton sur la rétine

Pour en savoir plus sur le mécanisme de formation de l'ombre du coton sur la rétine.

Tracez deux lignes proches l'une de l'autre sur une feuille blanche. A partir de quelle distance à la feuille un observateur ne distingue-t'il plus les deux lignes l'une de l'autre ? Vous pouvez en déduire le pouvoir séparateur α de l'oeil, puis un ordre de grandeur de la distance entre deux capteurs de la rétine par la méthode suivante :

Gabrielle Bonnet

Figure 3. Expérience du pouvoir séparateur de l'oeil

Si D est la plus petite distance à laquelle l'observateur arrive à distinguer les deux lignes distantes de H, son pouvoir séparateur α, qui est, par définition, le plus petit angle sous lequel on arrive à distinguer deux objets, vaut α = tan α = H/D. Cet angle est aussi égal à h/d où d est la profondeur de l'oeil (de l'ordre de 2 cm pour un oeil normal), et h est la distance entre les images des deux lignes sur la rétine.

En supposant qu'il faut au moins une largeur correspondant à trois photorécepteurs sur la rétine pour distinguer les deux lignes (un photorécepteur perçoit la première ligne, un deuxième l'espace entre les deux, et un troisième perçoit la deuxième ligne, voir schéma ci-dessous), on peut estimer la distance entre deux photorécepteurs de l'oeil : elle est de l'ordre de h/2.

Gabrielle Bonnet

Figure 4. Estimer la distance entre deux photorécepteurs de la rétine

La rétine est parcourue par des vaisseaux sanguins, que nous ne percevons pas normalement. Le cerveau interprète en effet l'image qui se forme sur la rétine et "supprime" les vaisseaux sanguins de l'image... Toutefois, il est possible de "piéger" le cerveau de façon à voir ces vaisseaux sanguins... Comment ? Tout simplement avec la feuille de papier canson et l'écran. Si vous regardez l'écran toujours bien éclairé à travers un des trous du papier canson, et que vous remuez vivement la feuille devant votre oeil, vous voyez apparaître des lignes correspondant aux vaisseaux sanguins qui se trouvent sur votre rétine.

Il est possible d'aller plus loin. Tracez un seul point noir sur un transparent et projetez-le sur l'écran. Refaites l'expériences précédente, mais cette-fois en fixant le point noir du regard. Vous constatez qu'il y a une petite zone sans vaisseaux sanguins, centrée sur le point noir : cette zone correspond à la fovéa.

En fixant votre regard sur le point noir, vous avez placé son image au niveau de la fovéa (zone la plus sensible de la rétine). Or, cette zone est une zone dépourvue de capillaire sanguin : cette expérience simple permet de le mettre en évidence.

Figure 5. Allure des vaisseaux sanguins de la rétine

Dessinez à présent deux points situés à une dizaine de centimètres (horizontalement) l'un de l'autre sur une feuille blanche. Tenez la feuille assez loin de vous, fermez un oeil, mettons le droit, et fixez le point situé à droite. Rapprochez peu à peu la feuille. Qu'observez-vous? Avez-vous vu le deuxième point (celui que vous ne fixez pas) disparaître puis réapparaître? A quoi ceci correspond-il?

Lorsque vous fixez le premier point, ceci signifie que son image se forme sur la fovéa, la zone la plus sensible de votre oeil. L'image du deuxième point sur la rétine s'éloigne de l'image du premier point au fur et à mesure que vous rapprochez la feuille. L'image du deuxième point passe alors par la tache aveugle de l'oeil, qui correspond à l'arrivée du nerf optique.

Ceci est une expérience que nous avons tous faite : on regarde une figure contrastée en noir et blanc (par exemple un dessin fait sur un transparent et projeté à l'écran), et, pendant un certain temps après avoir cessé de regarder la figure, l'image persiste, mais tout ce qui était noir devient blanc et vice-versa.

Les capteurs photosensibles de la rétine ont été saturés à tous les endroits où l'image de la partie blanche bien éclairée s'était formée sur la rétine, lorsqu'on cesse de regarder cette image, pendant un petit peu de temps, ils ne sont plus capables de jouer leur rôle. On voit donc du noir à l'emplacement de ces capteurs, c'est-à-dire là où il y avait du blanc précédemment.

Si on fait la même expérience avec un objet coloré, on voit cette fois-ci "en négatif" : au lieu des couleurs originelles, on perçoit les couleurs complémentaires.

L'oeil humain normal possède trois types de capteurs de couleurs, chacun ayant son pic de sensibilité dans une zone bien déterminée du spectre (bleu-violet, vert, et jaune-vert. Pour en savoir plus, voir la fiche sur la trivariance visuelle chez l'homme). Lorsqu'on observe une image verte, les capteurs qui ont leur maximum dans le vert sont les plus sollicités. Lorsqu'on cesse de regarder l'image, et qu'on regarde à la place un écran blanc, seuls les deux autres types de capteurs réagiront et l'impression visuelle qui en résultera sera du rouge, le complémentaire du vert.

Pour aller plus loin sur le thème de la vision :

"Les défauts de la vision".