Formation de l'image

Entrée de la lumière dans la cornée :

Nos yeux recueillent de l'information en traitant la lumière réfléchie ou émise par des objets. Les rayons lumineux entrent par la cornée et sont réfractés par sa surface courbe. Les rayons lumineux se trouvent ainsi à converger, ce qui leur permet de passer par la pupille. La quantité de lumière qui entre par la pupille est commandée par l'iris. Une lumière intense fait contracter l'iris, alors qu'une faible lumière en provoque la dilatation. Lorsque la lumière a traversé l'iris, elle traverse le cristallin. Avec ses deux surfaces courbes, le cristallin réfracte encore plus la lumière.

Mécanismes de l'accomodation :

Lorsque nous regardons une image à l'infini, la vision est d'emblée nette et se fait sans effort. Elle est d'ailleurs réputée pour être reposante. Par contre, la vision d'un objet proche exige un effort de mise au point : l'accomodation, qui constite à ramener l'image sur la rétine, c'est-à-dire à changer les caractéristiques optiques de l'oeil.

a) Hypothèses
Pour ramener cette image sur la rétine, on peut imaginer plusieurs mécanismes.

• Les différents dioptres oculaires changent de position à la manière d'une lentille d'appareil photo lorsqu'on réalise la mise au point (appareil à focale fixe) : c'est la distance entre les lentilles et la plaque photographique qui change.
• La vergence de l'oeil varie (appareil à focale variable : zoom)

b) Expérience de Purkinge :

• Dans une salle obscure, on place une bougie allumée latéralement et en avant de l'oeil d'un sujet : on peut observer, sur le fond noir de la pupille, trois images de la bougie obtenues par réflexion.
- Une image droite, très apparente, car très lumineuse, donnée par le dioptre cornéen : I₁;
- Une image droite, peu apparente car peu lumineuse, donnée par le dioptre de la face antérieure du cristallin : I₂;
- Une image renversée, plus petite que la précédente, donnée par le dioptre de la face postérieure du cristallin : I₃.
• On invite le sujet à regarder un objet éloigné (à l'infini), puis un objet proche (ses doigts) : pour la vision proche, l'observation minutieuse révèle :
- L'image I1 reste inchangée, alors que I2 devient plus petite (sa taille diminue de moitié si le sujet fixe un objet situé à une dizaine de centimètres de son oeil); l'image I3 ne diminue pas (ou peu) de hauteur;
- Le diamètre de la pupille diminue;
- Les axes optiques des deux yeux convergent vers l'objet pour le fixer.
Ces trois modifications constituent ce qu'on appelle la "triade de fixation", c'est à dire les composantes de l'accomodation. On ne peut pas contrôler ces mécanismes (ce sont des réflexes); on estime que l'accomodation exige un délai d'environ 0,3 seconde.
• L'accomodation est donc une déformation de la face antérieure du cristallin : si I2 est plus petite, c'est que la face antérieure est davantage bombée, donc que son rayon de courbure a diminué.
L'accomodation est donc caractérisée par une diminution de la distante focale du cristallin, donc par une augmentation de la vergence de l'oeil. Le cristallin (donc par conséquent l'oeil réduit) est une lentille à focale variable : sa vergence peut passer de + 20 dioptries (D) à + 34 D, soit une variation positive de 14 D qui ramène l'image vers l'avant, c'est-à-dire dans le plan rétinien.

c) La diaphragmation

La pupille humaine a un diamètre qui peut varier de 8 à 1,5 mm ; des variations se réalisent sous l'effet de facteurs physiques (éblouissement par un excès de lumière) ou psychiques (peur, stress, satisfaction).

• Expérience : avec une loupe à main, on examine un quadrillage tracé sur une feuille de papier. L'image de cette figure est nette si on utilise la zone centrale de la loupe ; par contre des aberrations sphériques apparaissent si on utilise la périphérie de la loupe. En d'autres termes, seuls les rayons frappant le centre d'une lentille obéissent rigoureusement aux lois géométriques, alors que la périphérie de la loupe présente des variations de vergence préjudiciables à la qualité de l'image ; le foyer n'est plus ponctuel, mais "s'étale", d'où des aberrations géométriques. Dans le cas de l'oeil, le mécanisme permettant d'éliminer les rayons marginaux et contribuant à la netteté de l'image s'appelle la diaphragmation.

Réception de la lumière sur la rétine :

La rétine se trouve sur la paroi interne de la surface arrière de l'oeil. Elle contient des cellules qui transforment l'énergie lumineuse en impulsions électriques. Ces cellules photoréceptrices spécialisées sont les cônes et les bâtonnets. Les cônes sont très concentrés dans la fovea centralis, une petite dépression près du point de jonction avec le nerf optique. Ce sont les cônes qui sont responsables de l'acuité visuelle sous un éclairage intense et qui nous permettent de voir les couleurs. Par contre, les bâtonnets sont répartis sur la périphérie de la rétine, et leur rôle est de nous permettre de voir dans des conditions de faible luminosité, mais seulement en noir et blanc. La réception de la lumière sur la rétine est le dernier stade passif dans le mécanisme de la vision.
Après avoir été convertie en impulsions électriques, l'énergie lumineuse circule ensuite par les axones des cônes et des bâtonnets. Les axones se réunissent en faisceau pour former le nerf optique. Celui-ci transporte le stimulus électrique jusqu'au tronc cérébral.

Remarque : les images perçues sont renversées dans l'oeil et sont remises à l'endroit par le cerveau.

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