œil

L'œil humain est une véritable merveille de la nature. C'est l'une des créations les plus complexes de cet univers qui nous permet de voir le monde qui nous entoure. Alors comment expliquer le fonctionnement de cet organe sensoriel ? Le fonctionnement de l'œil est expliqué par l'optique, une branche de la physique qui étudie la lumière et ses propriétés. En gros, l'œil est constitué d'une lentille qui fait converger la lumière qui la traverse et la projette sur un écran. Cet écran envoie alors des signaux électriques au cerveau, ce qui nous permet de voir. Dans le résumé de cours suivant, nous passerons en revue les différentes parties de l'œil, dont celles que nous venons d'évoquer, et nous examinerons également les moyens de corriger les problèmes courants associés à la vision.

Anatomie de l'œil

Le globe oculaire est une structure sphérique. Il peut percevoir des images grâce à la réfraction qui se produit au sein du liquide inhomogène qui le remplit. Ce liquide s'appelle l'humeur vitrée. La lumière arrive sur la cornée, la partie la plus externe de l'œil, et celle-ci la focalise vers la pupille, dont l'ouverture est régulée par l'iris. L'iris est aussi la partie qui donne la couleur à nos yeux. Il peut être de couleur brun clair à noir et même vert, bleu ou noisette, grâce au phénomène de diffusion de la lumière sur cette surface.

Derrière la pupille se trouve le cristallin, lentille qui fait converger la lumière vers la rétine, l'écran du côté opposé de l'œil. De là, le nerf optique capture l'image, la transforme en un signal électrique et l'envoie au cerveau.

Schéma de l'œil

Il existe de nombreux types d'yeux, subdivisés en deux catégories, composés et non composés. Ces dernières ont d'autres sous-catégories :

• Les yeux non composés, caractérisés par le fait qu'ils ont une fosse, des lentilles sphériques, des multiples lentilles, une cornée réfractive, des yeux réflecteurs.
• Les yeux composés. Typiques des arthropodes comme les insectes et les crustacés. Les mantes, les mouches, les homards, les abeilles, etc. ont ce genre de structure oculaire caractérisée par une apposition, une superposition, une superposition parabolique, etc.

Détails de l'œil composé d'une mouche.

Fonctionnement de l'œil

Pour comprendre le principal mécanisme qui fait fonctionner l'œil, nous pouvons examiner comment fonctionne une lentille et ce qu'elle est. Une lentille est une interface transparente qui permet à la lumière visible de passer, idéalement sans aucune réflexion (perte de l'énergie incidente).

Toutes les lentilles ne sont pas transparentes, certaines sont semi-transparentes et d'autres sont opaques. Une lentille peut être concave ou convexe.

Distance focale œil

Les rayons lumineux incidents (en bleu) passent à travers une lentille. La lumière est focalisée en un point appelé point focal, en rouge. Dans l'œil, le même mécanisme se produit, et le point focal se trouve sur la rétine.

Traitement de la lumière et des couleurs

La lumière visible a deux aspects qualitatifs, l'intensité et la couleur. Dans la rétine, il y a des cellules photosensibles appelées cellules à bâtonnets et cellules coniques ou simplement cônes. Les cellules coniques sont situées au centre de la rétine et sont moins sensibles à la lumière que les cellules à bâtonnets.

Il existe trois types de cellules coniques dans l'œil et chaque type peut capter une gamme différente du spectre de la lumière. Les cônes « L » sont ceux associés aux longueurs d'onde inférieures, L est une abréviation du mot « Low » qui signifie « inférieur », notamment avec la couleur bleue ; les cônes « M » sont associés au vert et les cônes « S » au rouge. M et S signifient respectivement moyen et petit (Medium – Small), en référence aux longueurs d'onde qu'ils peuvent détecter.

Les cellules bâtonnets se trouvent sur les bords extérieurs de la rétine. Il y a vingt fois plus de bâtonnets que de cônes, et leur sensibilité est cinq cents à mille fois supérieure à celle des cônes. Elles sont responsables de la vision nocturne et de la vision périphérique, mais elles ne participent pas à la perception des couleurs. Cela explique, non seulement notre vision trichromatique, mais encore pourquoi nous ne pouvons pas distinguer les couleurs la nuit.

Spectre de la vision trichromatique, les pics correspondent aux valeurs maximales de la sensibilité de la cellule conique de l'œil humain.

Défauts de la vision

Le globe oculaire est une sphère, ce qui permet de capter la lumière d'un grand angle. Mais une lentille sphérique altère l'image. Le liquide inhomogène corrige cela à l'intérieur de l'œil grâce à son indice de réfraction plus élevé que l'air. Cela évite les altérations de l'image.

Parfois, des flotteurs se forment dans ce liquide. Ce sont de petits amas de matière visqueuse à l'intérieur de l'œil. Ils apparaissent alors dans le champ de vision, mais sont inoffensifs.

Les altérations de la structure peuvent également provoquer des défauts de la vision. Par exemple, la myopie se produit lorsque le foyer de la lentille de l'œil se trouve devant la rétine au lieu d'être sur elle. Les objets éloignés sont alors flous. Lorsque le foyer du cristallin se trouve derrière la rétine, on parle d'hypermétropie.

Comment corriger les défauts de la vision ?

La vision peut connaître de nombreux dysfonctionnements. Les corrections vont de l'utilisation de lunettes à des opérations chirurgicales, selon la partie de l'œil compromise ou qui ne fonctionne pas correctement.

Lunettes et lentilles

Lorsque le problème est une altération de la mise au point dans l'œil, il est possible de le corriger avec des lentilles appropriées. Cela fonctionne en modifiant l'angle d'incidence de la lumière pour corriger la mise au point. Par exemple, une personne atteinte de myopie a besoin de lentilles qui modifient l'angle d'incidence de la lumière afin de la focaliser plus loin. Si cela est combiné avec le foyer raccourci de l'œil, le résultat est l'alignement correct de l'image sur la rétine.