Bibliothèque technique gratuite ILLUSIONS VISUELLES (OPTIQUES)
Illusions associées aux caractéristiques structurelles de l'œil. Encyclopédie des illusions visuelles À loisir / Illusions visuelles (optiques) << Retour : Inconvénients et défauts de vision >> Transférer : "tout" et "partie" Le système optique de l'œil n'est pas exempt d'aberrations sphériques et chromatiques. L'essence de l'aberration sphérique est que le foyer des rayons entrant dans l'œil parallèlement à son axe et à une petite distance de celui-ci est plus éloigné de la pupille que le foyer des rayons qui sont plus éloignés de l'axe. Les bords de l'espace pupillaire réfractent la lumière plus que son milieu. En partie pour cette raison, comme indiqué précédemment, nous voyons de petites sources lumineuses sous la forme d'étoiles rayonnantes. Il est facile de vérifier la présence d'une aberration sphérique de l'œil en faisant une telle expérience. Si le texte imprimé est placé devant l'œil plus près que la distance de la meilleure vision, lorsqu'il n'est plus possible de voir clairement les lettres, puis un morceau de papier avec un petit trou est pris et placé devant le très l'œil, les lettres redeviendront clairement visibles. Si vous tenez un fil noir devant une flamme brillante, il nous semble brisé - des cercles de diffusion de lumière sur la rétine recouvrent le fil des deux côtés et le rendent invisible. Dans un effort pour mieux voir l'objet, nous « louchons », rapprochant les paupières, et réduisons ainsi le trou par lequel les rayons lumineux passent dans l'œil. En conséquence, les bords de la pupille et de l'objectif sont "désactivés" du travail, l'aberration sphérique est réduite et nous voyons l'objet plus clairement et plus nettement. En pleine lumière, lorsque la pupille se contracte, l'aberration sphérique diminue et on voit mieux. L'œil n'est pas un système achromatique : le foyer des rayons violets est situé 0,43 mm plus près du cristallin que le foyer des rayons rouges si l'œil est accommodé à l'infini. Par conséquent, les objets, en particulier les blancs, éclairés par une lumière blanche, donnent une image sur la rétine entourée d'une bordure colorée. Habituellement, nous ne la remarquons pas, car elle est très faible. Cependant, il est facile de le détecter à l'aide d'expériences simples, par exemple en examinant la Fig. 5.
Nous observerons le même effet si nous regardons à travers un petit trou dans un morceau de papier au bord du toit sur fond de ciel lumineux. En soulevant la feuille pour que les rayons tombent sur la périphérie de la pupille, on constate que le ciel près du toit semblera rougeâtre. Ce qui précède s'explique facilement si l'on se rappelle que l'image inverse est obtenue sur la rétine et que lorsque les rayons tombent sur le bord du cristallin, les rayons bleus sont plus réfractés que les rouges. L'aberration chromatique de l'œil crée des difficultés lors de la visualisation des échelles ou des franges d'interférence, ainsi que lors de l'observation des corps célestes à l'aide d'instruments astronomiques. Il existe des cas connus de myopie chez les personnes uniquement au crépuscule, lorsque les contours des objets visibles deviennent moins nets. Si en même temps la visibilité claire des objets est limitée à une distance de 2 m, la myopie résultante correspond à 0,5 dioptrie. Pendant la journée, l'œil a une sensibilité maximale dans la région jaune-vert du spectre, et au crépuscule, la sensibilité maximale se déplace vers la région bleu-vert. L'œil, comme une lentille, réfracte les rayons bleu-vert plus fortement que les jaunes. Par conséquent, la myopie nocturne survient chez l'homme en raison d'une aberration chromatique de l'œil. De plus, en basse lumière, la pupille de l'œil se dilate et les bords de la lentille commencent à jouer un rôle important dans la formation de l'image sur la rétine. Par conséquent, la myopie nocturne est en partie due à l'aberration sphérique de l'œil. Yeux astigmates*. L'astigmatisme de l'œil est son défaut, généralement dû à la forme non sphérique (torique) de la cornée et parfois à la forme non sphérique des surfaces de la lentille. * (Grec "stigmate" - point.) L'astigmatisme de l'œil humain a été découvert pour la première fois en 1801 par le physicien anglais T. Jung. En présence de ce défaut (d'ailleurs, pas chez toutes les personnes, il ne se manifeste pas sous une forme nette), il est inutile de focaliser les rayons tombant parallèlement à l'œil, en raison de la réfraction différente de la lumière par la cornée dans différentes sections. Avec un fort astigmatisme, une personne ne voit clairement, par exemple, que les lignes verticales, et voit les lignes horizontales floues, ou vice versa (Fig. 6). L'astigmatisme prononcé est corrigé par des verres à verres cylindriques, qui réfractent les rayons lumineux uniquement dans la direction perpendiculaire à l'axe du cylindre.
Les yeux complètement exempts de cette déficience sont rares chez l'homme, comme on peut facilement le voir en considérant les figues. 7, 8 et 9.
Pour tester les yeux pour l'astigmatisme, les ophtalmologistes utilisent souvent une table spéciale (Fig. 10), où douze cercles ont un ombrage d'épaisseur égale à intervalles réguliers. Un œil astigmate verra les lignes d'un ou plusieurs cercles plus noires. La direction de ces lignes plus noires permet de conclure sur la nature de l'astigmatisme de l'œil.
Si l'astigmatisme est dû à la forme non sphérique de la surface de la lentille, alors lors du passage d'une vision claire d'objets horizontaux à la visualisation d'objets verticaux, une personne doit changer l'accommodation des yeux. Le plus souvent, la distance de vision claire des objets verticaux est inférieure à celle des objets horizontaux. Ceci est en partie dû au défaut visuel "surestimation des lignes verticales", dont il sera question plus loin (voir paragraphe 5). Angle mort. La présence d'une tache aveugle sur la rétine de l'œil a été découverte pour la première fois en 1668 par le célèbre physicien français E. Mariotte. Mariotte décrit son expérience, qui permet de vérifier la présence d'une tache aveugle, comme suit : « J'ai attaché un petit cercle de papier blanc sur un fond sombre, à peu près au niveau des yeux, et en même temps j'ai demandé à l'autre cercle de être tenu à côté du premier, à droite à une distance d'environ deux pieds mais un peu plus bas pour que l'image en tombe sur le nerf optique de mon œil droit, tandis que je ferme mon gauche. cercle et s'est progressivement éloigné, en gardant mon œil droit dessus. , qui mesurait environ 9 pouces, a complètement disparu de la vue. Je ne pouvais pas attribuer cela à sa position latérale, car j'ai distingué d'autres objets qui étaient encore plus latéraux que lui. J'aurais cru qu'il avait été enlevé si je ne l'avais pas retrouvé au moindre mouvement des yeux. On sait que Marriott a amusé le roi anglais Charles II et ses courtisans en leur apprenant à se voir sans tête. * (1 pied équivaut à 0,3048 m, 1 pouce équivaut à 25,4 mm.) La rétine de l'œil à l'endroit où le nerf optique pénètre dans l'œil n'a pas de terminaisons sensibles à la lumière des fibres nerveuses (bâtonnets et cônes). Par conséquent, les images d'objets tombant sur cet endroit de la rétine ne sont pas transmises au cerveau. Vous pouvez vérifier la présence d'un angle mort en regardant l'une des Fig. 11, 12 et 13. Sur ces figures, la tache aveugle pour l'œil droit se trouve à droite du faisceau central et pour la gauche - à gauche. Dans ces conditions, dans le premier cas, le côté droit de la figure disparaît, et dans le second, le côté gauche. Par conséquent, pour l'œil droit, il est nécessaire de définir le dessin de sorte que la partie gauche du dessin soit directement opposée à l'œil (par exemple, le cercle central sur les Fig. 11 et 12 ou la croix sur la Fig. 13), et pour la gauche - la partie droite du dessin. Ensuite, si nécessaire, supprimez ou agrandissez le dessin, ou déplacez-le un peu sur le côté jusqu'à ce qu'un effet net soit obtenu.
L'académicien S. I. Vavilov a écrit à propos de la structure de l'œil: "Comme la partie optique de l'œil est simple, à quel point son mécanisme de perception est complexe. Non seulement nous ne connaissons pas la signification physiologique des éléments individuels de la rétine, mais nous ne sommes pas capable de dire à quel point la répartition spatiale des cellules sensibles à la lumière est appropriée, à ce dont vous avez besoin d'un angle mort, etc. Devant nous n'est pas un appareil physique artificiel, mais un organe vivant dans lequel les avantages se mêlent aux inconvénients, mais tout est inextricablement lié en un tout vivant. Un angle mort, semble-t-il, devrait nous empêcher de voir l'ensemble de l'objet, mais dans des conditions normales, nous ne le remarquons pas. Premièrement, parce que les images d'objets tombant sur la tache aveugle d'un œil ne sont pas projetées sur la tache aveugle de l'autre ; deuxièmement, parce que les parties tombantes des objets sont involontairement remplies d'images de parties voisines qui se trouvent dans le champ de vision. Si, par exemple, en regardant des lignes horizontales noires, certaines zones de l'image de ces lignes sur la rétine d'un œil tombent sur une tache aveugle, nous ne verrons pas de rupture dans ces lignes, car notre autre œil se maquillera pour les défauts du premier. Des sections de "lignes droites" passant par l'angle mort de n'importe quel œil seront poursuivies par notre conscience le long du chemin le plus court même si en réalité les lignes ont une cassure ou un coude à cet endroit. Ainsi, par exemple, si l'angle mort est contre le "milieu de la croix", nous "verrons" la croix même si en réalité ses quatre branches ne se rejoignent pas au milieu. Voici une autre expérience intéressante. Si nous tenons devant nous une feuille de papier blanc avec une tache rouge pour que cette tache rouge ne soit pas visible, par exemple, avec l'œil droit, nous verrons toujours la tache avec l'œil gauche, c'est-à-dire que nous verrons une feuille de papier avec une tache rouge, ce qui est vrai. Si, cependant, nous prenons du papier complètement blanc et tenons un verre rouge devant l'œil gauche, alors tout le papier apparaîtra blanc rougeâtre, et l'endroit correspondant à la tache aveugle de l'œil droit ne diffère pas du reste de l'arrière-plan. Même en observant d'un œil, notre raison compense l'absence de rétine et la disparition de certains détails d'objets du champ de vision n'atteint pas notre conscience. La tache aveugle est assez grande (à une distance de deux mètres de l'observateur, même le visage d'une personne peut disparaître du champ de vision), mais dans des conditions normales de vision, la mobilité de nos yeux élimine ce "manque" de la rétine . Irradiation*. Le phénomène d'irradiation consiste dans le fait que des objets clairs sur un fond sombre semblent être agrandis par rapport à leurs tailles réelles et, pour ainsi dire, captent une partie du fond sombre. Ce phénomène est connu depuis des temps très anciens. Même Vitruve (Ier siècle av. J.-C.), l'architecte et ingénieur de la Rome antique, a souligné dans ses écrits que lorsque l'obscurité et la lumière sont combinées, "la lumière dévore les ténèbres". Sur notre rétine, la lumière capte en partie la place occupée par l'ombre. * (En latin - rayonnement incorrect.) L'explication initiale du phénomène d'irradiation a été donnée par R. Descartes, qui a fait valoir qu'une augmentation de la taille des objets lumineux se produit en raison de la propagation de l'excitation physiologique aux endroits adjacents à la zone directement irritée de la rétine. Cependant, cette explication est actuellement remplacée par une nouvelle, plus rigoureuse, formulée par Helmholtz, selon laquelle les circonstances suivantes sont à l'origine de l'irradiation. Chaque point lumineux est représenté sur la rétine de l'œil sous la forme d'un petit cercle de diffusion due à l'imperfection du cristallin, à une accommodation imprécise, etc. Lorsque nous examinons une surface claire sur un fond sombre, en raison d'une diffusion aberrante, la les limites de cette surface semblent s'écarter, et la surface nous paraît plus grande que ses véritables dimensions géométriques ; il semble s'étendre sur les bords du fond sombre qui l'entoure. L'effet de l'irradiation est d'autant plus net que l'œil est mal logé. En raison de la présence de cercles de diffusion de lumière sur la rétine, dans certaines conditions (par exemple, des fils noirs très fins), des objets sombres sur fond clair peuvent également être soumis à une exagération illusoire - c'est ce que l'on appelle l'irradiation négative. Il y a beaucoup d'exemples où l'on peut observer le phénomène d'irradiation, il n'est pas possible de les donner ici en entier. La présence d'irradiation est clairement confirmée par la Fig. 14-19.
Le grand artiste, scientifique et ingénieur italien Léonard de Vinci, dans ses notes, dit ce qui suit à propos du phénomène d'irradiation : "Lorsque le Soleil est visible derrière des arbres sans feuilles, toutes leurs branches qui sont à l'opposé du corps solaire sont tellement réduites qu'elles deviennent invisibles, il en sera de même avec la tige placée entre l'œil et le corps solaire. J'ai vu une femme vêtue de noir , avec une bande blanche sur la tête, et celle-ci semblait deux fois plus large que la largeur des épaules des femmes qui étaient vêtues de noir.Si de très loin on regarde les remparts des forteresses, séparés les uns des autres par intervalles égaux à la largeur de ces dents, alors les intervalles semblent être beaucoup plus grands que les dents...". Le grand poète allemand Goethe signale un certain nombre de cas d'observations du phénomène d'irradiation dans la nature dans son traité "L'enseignement des fleurs". Il écrit sur ce phénomène comme suit : "Un objet sombre semble être plus petit qu'un objet clair de même taille. Si l'on considère simultanément un cercle blanc sur fond noir et un cercle noir de même diamètre sur fond blanc, alors ce dernier nous paraît environ 1/ 5 plus petit que le premier. Si le cercle noir est agrandi en conséquence, ils sembleront égaux Le jeune croissant de lune semble appartenir à un cercle d'un diamètre plus grand que le reste de la partie sombre de la lune, ce qui se distingue parfois dans ce cas. Le phénomène d'irradiation dans les observations astronomiques rend difficile l'observation de fines lignes noires sur les objets d'observation ; dans de tels cas, il est nécessaire d'arrêter l'objectif du télescope. Les physiciens, en raison du phénomène d'irradiation, ne voient pas les minces anneaux périphériques du diagramme de diffraction. Dans une robe sombre, les gens semblent plus minces que dans une robe claire. Les sources lumineuses visibles derrière le bord produisent une encoche apparente dans celui-ci. La règle, à partir de laquelle la flamme de la bougie apparaît, est représentée avec une encoche à cet endroit. Le soleil levant et couchant fait une entaille à l'horizon. Quelques exemples supplémentaires. Le fil noir, s'il est « tenu devant une flamme vive, semble être interrompu à cet endroit ; le filament incandescent d'une lampe à incandescence semble plus épais qu'il ne l'est réellement ; le fil clair sur un fond sombre semble plus épais que sur un fond clair. Les reliures des cadres de fenêtre semblent plus petites qu'elles ne le sont réellement. Une statue coulée en bronze semble plus petite qu'une statue en plâtre ou en marbre blanc. Les architectes de la Grèce antique ont rendu les colonnes d'angle de leurs bâtiments plus épaisses que les autres, étant donné que ces colonnes de nombreux points de vue seront visibles sur le fond d'un ciel lumineux et, en raison du phénomène d'irradiation, apparaîtront plus minces. Nous sommes soumis à une illusion particulière par rapport à la magnitude apparente du Soleil. Les artistes ont tendance à dessiner le Soleil trop grand par rapport aux autres sujets représentés. En revanche, dans les prises de vue photographiques de paysage, qui montrent également le Soleil, il nous semble anormalement petit, bien que l'objectif en donne une image correcte. A noter que le phénomène d'irradiation négative peut être observé dans de tels cas lorsqu'un fil noir ou un fil métallique légèrement brillant apparaît plus épais sur fond blanc que sur fond noir ou gris. Si, par exemple, une dentellière veut montrer son art, il vaut mieux pour elle faire de la dentelle à partir de fil noir et l'étaler sur une doublure blanche. Si nous observons les fils sur un fond de lignes sombres parallèles, comme un toit en tuiles ou une brique, alors les fils apparaissent épaissis et cassés là où ils croisent chacune des lignes sombres. Ces effets sont également observés lorsque les fils sont superposés dans le champ de vision sur un contour net du bâtiment. Probablement, le phénomène d'irradiation est associé non seulement aux propriétés d'aberration de la lentille, mais également à la diffusion et à la réfraction de la lumière dans le milieu de l'œil (une couche de liquide entre la paupière et la cornée, milieu remplissant la chambre antérieure et tout l'intérieur de l'œil). Par conséquent, les propriétés irradiatives de l'œil sont évidemment liées à son pouvoir de résolution et à la perception rayonnante des sources lumineuses "ponctuelles" (Fig. 20). La capacité de l'œil à surestimer les angles aigus est liée à des propriétés aberrantes, et donc en partie au phénomène d'irradiation.
Auteur : Artamonov I.D. << Retour : Inconvénients et défauts de vision >> Transférer : "tout" et "partie" Dernières nouvelles de la science et de la technologie, nouvelle électronique : Une nouvelle façon de contrôler et de manipuler les signaux optiques
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