Œil humain : un capteur de lumière parfait?

Même si votre vue est parfaite et que vous avez toujours eu les félicitations de votre ophtalmo, vous n’en croirez pas vos yeux quand vous saurez comment ils fonctionnent !

Mais avant de commencer, je souhaite signaler que désormais je publierai un peu moins souvent sur ce site pour deux raisons :

-la première, c’est que je voudrais améliorer la qualité de mes articles et donc pouvoir passer plus de temps dessus quand cela est nécessaire : le site des Ateliers Lumière n’en sera que meilleur !

-la deuxième, c’est que j’ai décidé de me consacrer davantage à la création, et moins à la gestion et la diffusion du site et des produits qui vont avec. Ce qui ne vous empêche pas de profiter de la boutique des Ateliers Lumière désormais en ligne et d’en parler autour de vous !

Maintenant passons aux choses sérieuses…

D’où vient la couleur de l’art polarisant ?

Lors d’ateliers sur l’art polarisant, plusieurs personnes m’ont demandé si la couleur créée par le scotch (ou le matériaux biréfringent) faisait partie du matériaux ou s’il s’agissait d’une illusion d’optique : en réalité, ni l’un ni l’autre mon capitaine.

Je vais donc essayer de vous faire un petit récapitulatif sur ce qu’est la couleur (pour un être humain), et même vous montrer que l’œil humain, bien qu’il soit l’un des organes les plus performants des êtres vivants, est un capteur vraiment mal foutu ! heureusement que le cerveau est là pour rattraper les dégâts ! et encore, ce dernier se laisse souvent berner! suivez mon regard…

Alors à vos stylos, parce qu’il va falloir prendre des notes pour tout piger !

Qu’est-ce que la couleur?

Avant de comprendre comment est fabriqué notre œil, attachons-nous à savoir ce que signifie « couleur » pour notre œil et notre cerveau. Quand on parle de « couleur », en physique,  on va plutôt parler de « lumière ». La lumière, elle, est une onde électro-magnétique, et celle qui va être visible (pour l’œil humain), aura une longueur d’onde comprise entre 400 et 700 nm.

Comme chacun sait, les couleurs du spectre visible s’étend du rouge au violet : au-delà, nous avons les infra-rouges, et en-deça, les ultra-violets.

Comme sur un écran de télévision, ce qui nous permet de capter ces longueurs d’onde, ce sont les 3 sortes de cônes qui tapissent notre œil. Chacun des trois va être plus sensible à une longueur d’onde spécifique :

Les cônes bleus vont s’exciter quand une longueur d’onde proche de 450 nm traverse notre œil, les verts quand elle fait 550nm et les rouges (qui sont pas vraiment rouges mais on y reviendra plus tard), quand elle fait 650 nm.

C’est la combinaison des excitations de ces 3 capteurs qui va être interprétée par le cerveau.

Jusque là, vous me suivez?

On ne peut pas voir d’accords de couleurs

Prenons un exemple : si notre écran de téléviseur ou d’ordinateur envoie du vert et du rouge en même temps, qu’est-ce qui se passe?

Réponse : on verra ni du rouge, ni du vert, on verra du jaune ! Cela s’appelle la synthèse additive.

De là, on peut donc comprendre que la couleur est avant tout une perception : c’est-à-dire une interprétation de notre cerveau qui va analyser les signaux émis par les capteurs de l’œil, et les interpréter comme une seule couleur. Quand deux longueurs d’ondes se mélangent, on ne voit qu’une seule couleur (comme une couleur moyenne des deux) alors que quand deux longueurs d’onde sonore se mélangent, on entend un accord (et pas une note moyenne des deux). Comme le démontre très bien cette vidéo de Sciences étonnantes :

On comprend donc que la couleur n’est pas un concept physique, mais un concept biologique et pas physique ! c’est une interprétation du cerveau des signaux qui sont envoyés par les différents cônes, et qui en fait une moyenne. Mais en réalité, deux t-shirts qui nous semblent de la même couleur ne renvoient pas forcément les mêmes longueurs d’onde.

Du coup, peut-on vraiment dire que la couleur du scotch polarisé « fait partie » du scotch? pas vraiment.

Et d’ailleurs, il serait intéressant de savoir si la lumière qui arrivent à notre œil (après avoir traversé un premier filtre polarisant, puis le scotch, puis le deuxième filtre polarisant) a une longueur d’onde unique, ou bien s’il s’agit de multiples longueurs d’onde dont le cerveau fait la moyenne pour l’interpréter comme une seule couleur. (S’il y a un spécialiste qui connaît la réponse, je veux bien qu’il me contacte 😉

Mais quand on observe un vitrail-minute et qu’on l’incline à différents angles, on s’aperçoit que la couleur change selon l’angle de vue :

Comme si la biréfringence agissait comme un prisme et « éclatait » le spectre des rayons lumineux sur différents angles : les rayons bleus vont en face, les rayons verts à 45°, les rayons jaunes à 55°, etc… mais cela dit, on n’a pas tout le spectre, seulement certaines couleurs.

Bref, revenons à nos moutons… (mais si vous voulez en savoir plus sur le fonctionnement de l’art polarisant, je vous invite à lire cet article).

TOP 5 des défauts de l’œil humain

  • Nous voyons à l’envers

Ce n’est pas une découverte, tout le monde sait que notre œil fonctionne comme un appareil photo (ou une chambre noire), avec un petit trou à l’avant (la pupille/diaphragme) pour laisser passer les rayons lumineux, qui vont se projeter à l’envers sur la rétine (la pellicule). Et c’est grâce au cristallin (la lentille) que l’image pourra apparaître nette au fond de l’œil (ou de la boîte).

Alors pourquoi voyons-nous donc à l’endroit? tout simplement parce que le cerveau se contente de capter ces informations comme logiques et correspondant à la réalité. Il est, en quelque sorte, lui-même câblé « à l’envers » (c’est le cerveau gauche qui traite l’information de l’œil droit et vice-versa). Donc il n’interprète pas ces images comme étant  l’envers. Même le sens de l’équilibre (car nous avons plus que 5 sens, n’est-ce pas?) ne vient pas pour autant contredire les informations de l’œil.

Bon, d’accord, voir à l’envers ne constitue pas un gros défaut, puisqu’on n’a pas trouvé mieux pour voir net.

  • Très peu de capteurs dans notre œil

J’ai dit plus haut que nous avions 3 sortes de  capteurs,  mais en réalité, nous en avons 4 :

3 sortes de cônes qui nous permettent de détecter les couleurs. J’ai dit précédemment que ce sont des capteurs Rouge Vert Bleu comme pour les téléviseurs, mais en fait, l’œil humain est très mauvais pour détecter la longueur d’onde du rouge, donc on parlera plutôt de cônes Jaune Vert Bleu. (Je vous invite à regarder la vidéo sur les « feux rouges » pour comprendre l’évolution de l’œil au sein de l’évolution des espèces).

-et les bâtonnets qui nous permettent de voir en basse lumière.

Finalement c’est assez peu par rapport à certaines espèces : le poisson rouge a 4 sortes de cônes, le pigeon en a 5, et la crevette-mante, elle, en a 12 à 16 ! et en plus elle peut distinguer la lumière polarisée ! mais bon, on n’a pas encore très bien compris à quoi lui servent toutes ces sortes de cônes puisqu’elle n’est pas très douée pour différencier les couleurs entre elles.

  • On ne voit qu’une infime partie de toutes les couleurs existantes (et c’est peu de le dire)

Si on étirait le spectre électromagnétique mesurable (donc il y en a certainement du non-mesurable, encore plus grand) entre Brest et Pékin, le spectre visible à l’œil nu ferait l’équivalent de la largeur d’une molécule d’eau. C’est-à-dire : rien du tout.  Il y a tellement d’autres lumières (ou d’autres couleurs) qui rebondissent ou nous traversent alors que nous n’en avons même pas conscience !

Source OTB – Outside of the Box

On a l’habitude de dire que les animaux voient en noir et blanc. C’est vrai pour certaines espèces, mais c’est d’autant plus faux que certains voient plus de couleurs que nous. Comme par exemple les abeilles qui voient les ultra-violets et peuvent donc voir des motifs sur des fleurs qui nous paraissent unies. Certains serpents ont des capteurs d’infrarouge et peuvent repérer leurs proies la nuit.

 

  • une Image imparfaite reconstituée

A cause de la répartition des capteurs (cônes et bâtonnets) sur le fond de notre œil, nous voyons net et en couleurs au centre, et flou et en noir et blanc sur les bords. C’est notre cerveau qui va rétablir une image uniforme et en couleurs. (source Unisciel)

Et je ne parle même pas du champ visuel ! L’œil de la libellule lui offre un champ visuel à quasiment 360° (alors que l’homme possède une vision latéral de 90° environ).

 

 

  • Nous avons un point aveugle dans chaque œil

Faisons une petite expérience pour apercevoir notre point aveugle. Sur le dessin ci-dessous :

  • Fermez votre œil droit et fixez le + avec votre œil gauche.
  • Avancez ou reculez vous de l’image lentement tout en continuant de fixer le +.
  • Le point noir devrait disparaître lorsqu’il passe sur votre point aveugle.

Mes félicitations, vous avez trouvé votre point aveugle !

(source : Savezvousque)

A quoi c’est dû?

Appelé le point aveugle, la tâche aveugle ou encore la tâche de Mariotte est une zone dans laquelle la rétine est dépourvue de photo-récepteurs. En fait, notre rétine est conçue à l’envers. Les photorécepteurs se situent derrière un lacis de neurones, comme si on plaçait les fils électriques d’un appareil photo devant l’objectif. Bizarre, non? Le faisceau de fibres nerveuses doit aussi passer à travers un trou dans la couche des photorécepteurs pour gagner le cerveau. C’est pourquoi nous avons un point aveugle. Ces défauts n’ont aucun avantage, ce sont des bizarrerie de notre évolution. Nous avons élaboré des moyens de contourner les problèmes. Notre rétine recèle de longues cellules qui jouent le rôle de fibres optiques, en canalisant la lumière à travers les neurones, vers les photorécepteurs. Et notre cerveau est capable de compléter les détails manquants du point aveugle grâce à la vision binoculaire.

Il y a des centaines de sortes d’yeux (et ils n’ont rien avoir avec les nôtres)

(source : National Geographique – sept 2016)

Tous les yeux sont des capteurs de lumière. Mais celle-ci a de multiples usages : elle traduit l’avancée du jour, la profondeur de l’eau, la présence de l’ombre. Elle se réfléchit sur les ennemis, les partenaires et les abris.

Les yeux humains, comme ceux de la mouche et du calmar, son fixés par paire sur la tête. Mais la coquille saint Jacques a des rangés d’yeux le long de son manteau ; l’étoile de mer en a au bout des bras ; et le corps de l’oursin pourpre fait office d’unique gros œil. Il y a des yeux dotés de lentilles bifocales, d’autres pourvus de miroirs, et même des yeux capables de regarder simultanément en haut, en bas et sur les côtés.

Quant au sphinx de la vigne, ses yeux sont si sensibles qu’il perçoit encore les couleurs à la seule lumière des étoiles.

 

Une telle diversité a de quoi déconcerter !

A certains égards, notre vision est meilleure, mais à maints égards, elle est moins bonne. (…) Aucun œil n’est plus performant sur tous les plans.

L’évolution ne prévoit rien. Quand elle s’engage sur une voie qui marche à peu près, elle ne peut plus repartir de zéro. Ces pourquoi ses créations sont toujours entachées d’imperfections. Les insectes et les crustacés ont prospéré malgré leurs yeux composés ou à facettes, et non pas grâce à eux. Ils se seraient bien mieux débrouillés avec des yeux du type appareil photo. Mais l’évolution n’est pas intelligente et ne fait pas de projection.

 

Vous voulez être encore étonnés par vos yeux?

Découvrez comment créer des tableaux invisibles et pourtant multicolores grâce aux filtres polarisants…

 

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