TPE

I.Fonctionnement de l'Oeil 

 

 

En effet, dans le but de mieux comprendre comment l'oeil agit afin de percevoir une image, ici, provenant d'une télévision par exemple, nous allons étudier le fonctionnement de l'oeil de l'être humain de manière approfondie. Pour se faire, nous allons émettre différentes explications accompagnées d'une experience : la dissection d'un œil de boeuf. Cette expérience nous servira à comparer l'oeil de l'humain avec celui du boeuf en regardant leur différences et leur similitudes. Nous pourrons donc, par le biais de cette comparaison, constater ou non si un boeuf pourrait, avec son œil, percevoir une image provenant d'un écran.

 

A. Composition anatomique de l'oeil et fonctionnement biologique

 

Dans un premier temps, afin de comprendre quel est le fonctionnement de l'oeil, il est important de connaître sa composition d'un point de vue anatomique.

 

L'œil est un organe complexe, destiné à la réception des influx visuels. C'est donc le premier élément des voies visuelles, et constitue un élément essentielle et nécessaire à la vue.

Il comprend deux parties : le bulbe de l'œil (ou globe oculaire, contenu dans l'orbite, massif osseux dont il occupe la partie antérieure) et le nerf optique qui relie la partie postérieure du globe oculaire au cerveau.

Ensuite, il est également divisé en deux parties :

 

- la chambre antérieure située entre la face postérieure de la cornée et la face antérieure du cristallin 

 

- la chambre postérieure entre le corps ciliaire et le cristallin d'une part, la rétine aveugle d'autre part.

 

Ces deux chambres contiennent de l'humeur aqueuse. Le nerf optique est formé à partir des cellules de l'œil.

De plus, il comprends quatre autres composants :

Le cristallin joue un rôle essentiel dans les troubles de la vision et les pathologies de l'œil. C'est une lentille biconvexe qui est transparente (et donc non opaque). Il se situe entre l'iris et la chambre vitrée et est composé de fibres spécifiques. Sa forme est modifiée par l'accommodation de l'œil à la lumière.

L'iris, en forme de disque, présente un élément central : la pupille. Il s'agit d'un diaphragme situé en avant du cristallin. De plus, il est de couleur variable et détermine donc celle de l'oeil de chacun des êtres humains. Il est doté de deux muscles : Le dilatateur et le sphincter de la pupille.

Le corps ciliaire est un composant qui intervient notamment dans la vision. L'appareil suspenseur du cristallin, quant à lui, s'insère, en effet, sur le corps ciliaire.

Enfin, l'oeil possède exactement 6 muscles qui s'insèrent sur la scière de l'œil. Ces muscles permettent à l'œil de bouger et leur rôle dans la vision est essentiel.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                        Schéma de la composition de l'oeil Humain

 

Voir l'expérience " Dissection d'un oeil de boeuf" sur l'onglet "expérience" , en complément à ce premier paragraphe. 

 

 

 

B. Perception de la lumière

 

Tout d'abord, la vision  se définit par le fait de percevoir à distance la forme et la couleur grâce aux radiations lumineuses qui pénètrent dans l'œil. Par la suite, c'est le cerveau qui se charge de recomposer l'image et de lui donner un sens

En effet, notre œil est l’organe qui capte la lumière et la couleur. La lumière passe à travers la pupille pour ensuite être captée par la

rétine située au fond de l’œil, à l'aide de mécanismes appelés les "bâtonnets" et les "cônes".

L’œil humain a une grande facilité d’adaptation aux lumières faibles et intenses. En effet, la pupille de l’œil se dilate ou se

contracte en fonction de la quantité de lumière qui arrive dans l’œil.

Au fond de l’œil, ce sont les bâtonnets rétiniens qui sont les plus sensibles aux faibles lumières, mais ils ne perçoivent pas la couleur. A l'inverse, ce sont les cônes rétiniens qui perçoivent le mieux la couleur sous une forte lumière.

Ce sont donc les cônes qui perçoivent la couleur. Il existe trois types de cônes :

– les cônes L pour les teintes rouges (entre 600 et 700 nm),

– les cônes M pour les teintes vertes (entre 500 et 600 nm),

– les cônes S pour les teintes bleues (entre 400 et 500 nm).

Quelque soit le type de lumière, qu'elle soit faible ou forte, l'oeil est capable de s'y adapter grâce aux différents mécanismes énumérés ci-dessus.

De plus, si les trois types de cônes (L,M et S) reçoivent la même quantité de lumière, l’œil voit du blanc ou du gris, Et, le fait de percevoir deux des trois couleurs ci-dessus ( Vert, Bleu et rouge) peut créer une infinité de " nouvelles " couleurs tels que le jaune, le cyan etc. : C'est la synthèse Additive.

  Ensuite, il faut également savoir que l'oeil ne peut percevoir que les couleurs comprises entre les longeurs d'ondes 400nm et 800nm. Au délà, il s'agit des ultraviolets ( - de 400 nm), et des infrarouges ( + de 800 nm).

 

 

 

 

                                                                                                                       

                                                                                                                 

 

 

 

 

 

           

                       Schéma de la Synthèse Additive des couleurs               Spectre du domaine visible de la lumière

 

  On peux également ajouté que la vision de l'homme est Trichromatique, c'est à dire basée sur 3 pigments : Le vert, le bleu, et le rouge.  Pour terminer, afin que la perception des couleurs soit nette et claire, l'oeil doit s'adapter à tout éventuel changement : C'est l'accomodation. Cela consiste simplement à un changement de vergence du cristallin, afin de rendre justement nette une image lorsque s'éloigne ou se rapproche. Cela est propre à l'oeil, puisque des objets tels que l'appareil photo en sont incapables, et effectuent, pour cet exemple, une "mise au point", soit un changement de distance et non de vergence.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                 Schéma de l'accomodation de l'oeil

 

 

C. L'oeil humain est-il le plus performant ?

 

Nous avons dans ce début de partie étudier la façon dont l'oeil de l'être humain fonctionne, mais est-il le plus performant ? Comment fonctionne les yeux des différents animaux tels que les mammifères, les amphibiens ou encore les oiseaux ? Ainsi, nous allons répondre à ces questions, et montrer les différentes caractéristiques de ces derniers.

 

  Comme nous l'avons expliqué précédemment, l’œil humain fonctionne sur une base de trois couleurs : Le vert, le bleu et le rouge, qui permettent la création d'autres couleurs. Ainsi, l'oeil humain est appelé « Trichromatique » (Provenant du grec, signifiant trois couleurs). Sur cette base nous allons pouvoir comparer l’œil humain avec celui des autres espèces.

 

   Tout d'abord, il faut savoir que les primates africains et asiatiques, sont les seuls espèces a, tout comme l'être humain une vision trichromatique. Ainsi, son œil sa vision se rapproche relativement de la nôtre.

   Nous allons maintenant nous intéresser aux autres mammifères tels que le taureau. Ces derniers ont une vision dite « Bichromatique » puisqu'elle est basée sur deux couleurs : le vert et le bleu. C'est pourquoi, pour illustrer cela, nous allons prendre un exemple concret. Beaucoup pensent que le rouge est une couleur qui énerve le taureau, or, contrairement à ce que beaucoup pensent, cela est totalement faux, puisqu'il voit le rouge de la même façon qu'il voit le vert, et n'arrivent pas à les distinguer. Ainsi, on peut en conclure que ces mammifères, qui sont donc bichromatiques, ont une vision totalement différente de la nôtre au niveau des couleurs.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Enfin, les espèces regroupant les amphibiens, les oiseaux, les poissons et les reptiles ont une vision, elle qui est basée sur 4 pigments ! Ainsi, leur vision est beaucoup plus riche que celle de l'humain, et il est impossible d'imaginer la vision qu'ils ont du point de vue des couleurs toujours.
 

Si l'on se place d'un point de vue évolutif, on peut faire un lien entre cette aspect " physique" de l'oeil, et la SVT (Sciences et vie de la terre), puisque, vraisemblablement, l'ancêtre commun à tous les animaux disposait d'une vision tétrachromatique, ainsi, les mammifères auraient perdue deux types de cônes, et l'homme un seul.

 

 

 

D. Le fonctionnement de l'oeil
 

L'image d’un objet se forme sur la rétine, dans l’œil, et a toujours la même taille (environ 7mm). La distance entre l’image sur la rétine et le centre optique ne peut donc pas changer.

On appelle distance focale objet, notée f, la distance séparant le centre optique du foyer objet :                       et distance

 

focale image, notée f’, la distance séparant le centre optique du foyer image :                    . Ainsi :

La vergence C est l’inverse de la distance focale. Elle s’exprime en dioptrie (      ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Les caractéristiques d'une lentille mince (L) sont :

• l'axe optique Δ (axe principal) : c'est l'axe de symétrie de la lentille 

• le centre optique O : c'est le centre de symétrie de la lentille ; les rayons lumineux passant par O traversent la lentille sans être déviés

• le foyer focal image F' : il est situé sur l'axe optique, à la distance f' (distance focale) de O ; c'est le point de convergence des rayons qui arrivent parallèles à l'axe optique

• le foyer focal objet F : il est situé sur l'axe optique, symétrique de F' par rapport à O