T. — OEIL

174. Description dé l'œil. — L'œil a, chez l'homme, la forme d'un globe à. peu près sphérique (fig. 143). Il est enveloppé d'une

Fig. 143.

membrane dure appelée sclérotique ; la majeure partie de cette membrane, blanche et opaque, porte le nom de cornée opaque; c'est elle qui forme le blanc de l'œil; à la partie antérieure seulement,

une portion AB, dont le rayon de courbure est moindre, et qu'on a comparée à un verre de montre qui serait enchâssé sur une sphère, est transparente et porte le nom de cornée transparente. Derrière la cornée transparente, est tendu, à lïntérieur de Tœil, une sorte de diaphragme DE coloré en brun, en gris -ou en bleu, suivant les individus, et percé en son centre d'un trou circulaire; le diaphragme s'appelle iris et le trou pupille ou prunelle. L'iris est formé de fibres dont les unes forment un bourrelet circulaire autour de la pupille et les autres sont radiales; suivant que les premières ou les secondes se contractent, la pupille se rétrécit ou s'élargit; elle se rétrécit, par exemple, sous l'action d'une vive clarté, et laisse ainsi moins de lumière pénétrer dans l'œil; dans les conditions normales, son diamètre est d'environ 4 millimètres. Derrière l'iris, se trouve une sorte de lentille transparente, F, dont la face postérieure est plus bombée que la face antérieure, et qui est formée de couches concentriques : c'est le cristallin. Il divise l'intérieur du globe oculaire en deux parties : la partie antérieure est remplie d'un liquide presque exclusivement composé d'eau et qu'on appelle humeur aqueuse ; la chambre postérieure est occupée par une sorte de gelée transparente appelée humeur vitrée.

Cette chambre postérieure est tapissée, à l'intérieur, de plusieurs membranes. L'une G, appliquée contre la sclérotique, renferme une foule de vaisseaux destinés à la nutrition de l'organe et contient en outre un pigment noir qui donne au fond de l'œil sa couleur sombre; on l'appelle choroïde ; le pigment noir manque et le fond paraît rougeâtre chez certains individus dits albinos, A la partie antérieure de l'œil, la choroïde se relie à l'iris et envoie derrière cette membrane des prolongements formant autour de l'iris une collerette de plis réguliers; c'est ce qu'on appelle les procès ciliaires. En avant de la choroïde, s'épanouit le nerf optique^ H, qui traverse la sclérotique et vient s'étaler au fond de l'œil en formant une membrane, I, appelée rétine; les filets nerveux qui le constituent aboutissent à des cellules allongées perpendiculairement à la surface de l'œil, et dont l'ensemble forme contre la choroïde comme une sorte de pavage ou de mosaïque. Ces cellules, qui représentent,, dans l'œil, l'élémenl impressionnable à la lumière, sont de deux sortes : les unes ont la forme de petits bâtons et sont appelées bâtonnets; les autres peuvent être comparées à des bouteilles dont le col serait tourné vers la choroïde; on les appelle cônes. En un certain point, K, de la rétine, les filets nerveux, qui, partout ailleurs, recouvrent la couche des bâtonnets et des cônes, s'écartent pour laisser ces cellules en contact immédiat avec l'humeur vitrée; de plus, cette couche est, en cet endroit, exclusivement composée de cônes; cette région, qui a

INSTRUMENTS d'oPTIQUE ^ 147

environ ^ de millimètre de diamètre, doit à sa couleur le nom de

tache jaune. Enfin, en avant de la rétine, se trouve une dernière membrane, transparente et excessivement mince, L, enveloppant immédiatement l'humeur vitrée; c'est la membrane ht/aloide; à la partie antérieure, elle se soude à une membrane semblable qui enveloppe le cristallin et qu'on appelle capsule cristalline,

175. Éléments optiques de l'œil. — Les surfaces de la cornée transparente et du cristallin sont, dans l'état normal, des surfaces ellipsoïdales de révolution exactement centrées sur un même axe MN passant par le centre de la pupille et le milieu du globe oculaire. Les rayons de courbure de ces surfaces, aux points où elles rencontrent la ligne MN, sont, à l'état de repos, donnés en moyenne par les nombres suivants, empruntés à Helmholtz :

Surface antérieure de la cornée transparente 8

Surface antérieure du cristallin iO

Surface postérieure du cristallin G

La surface postérieure de la cornée est parallèle à sa face antérieure.

Les divers milieux de l'œil ont des indices de réfraction divers, tous peu différents de celui de l'eau; de plus, les couches concentriques qui constituent le cristallin sont d'autant plus réfringentes qu'elles sont plus voisines du centre; le tableau suivant donne les résultais obtenus par Helmholtz :

Ëau

Humeur aqueuse

Humeur vitrée

Couche extérieure du cristallin

Cristallin (indice moyen)

Enfin, les distances des différentes surfaces, comptées sur Taxe optique MN, à partir de la surface antérieure de la cornée transparente, sont les suivantes :

Surface antérieure du cristallin 3,6

Surface postérieure du cristallin 7,2

Rétine 22,2

A l'aide de ces éléments, on peut calculer les positions des plans principaux, des points nodaux et des foyers du système de surfaces réfringentes qui constitue Tœil au point de vue optique. Les deux plans principaux, P^, P, (fig. 144), sont très rapprochés l'un de l'autre et placés à peu près au milieu de la chambre antérieure de l'œil; les deux points nodaux Nj, Nj, également très rapprochés l'un

de l'autre, sont situés dans le voisinage de la face postérieure du cristallin; enfin le foyer postérieur de Tœil se trouve sur la rétine. Le tableau suivant donne, d'après Helmholtz, les distances de ces divers points à la surface antérieure de la cornée transparente :

Premier point principal Second point principal Premier point nodal Second point nodal Foyer postérieur Foyer antérieur

Les points principaux et les points nodaux sont assez rapprochés pour qu'on puisse, sans erreur sensible, supposer les deux premiers confondus entre eux et aussi les deux derniers. C'est dire que l'œil

Fig. 144.

se comporte à très peu près comme une surface réfringente unique ; cette surface réfringente unique porte le nom d'œil réduit ; d'après Listing, elle serait déterminée, en grandeur et en position, par les distances suivantes :

Distance du sommet à la surface antérieure de la cornée Distance du centre de courbure id. id.

Rayon de courbure

176. Marche des rayons. — Considérons maintenant les rayons émanés d'un point extérieur et très éloigné; ils se réfractent à la surface de la cornée transparente et iraient, sans le cristallin, converger à 10""" environ en arrière de la rétine; mais leur convergence augmente à la face antérieure du cristallin, puis à la face postérieure, et ils forment finalement sur la rétine une image réelle du point considéré. Il résulte de là que les objets extérieurs doivent produire sur la rétine des images renversées comme au fond d'une chambre noire de photographe. C'est ce qu'il est, d'ailleurs, facile de vérifier expérimentalement, ainsi que le faisait Magendie, de la, manière suivante : on prend un œil de lapin albinos; puis, plaçant

en avant un objet vivement éclairé, une bougie ^ar exemple, on en peut voir, au fond de Tœil, une petite image renversée.

Les droites qui joignent les différents points d'un objet aux points correspondants de son image rétinienne se rencontrent à peu près en un même point, centre de courbure de Tœil réduit.

177. Sensibilité de la rétine. — Nous admettrons que la netteté de cette image est une condition nécessaire de la netteté de la sensation, mais ce n'est pas une condition suffisante : ainsi, il s'en faut de beaucoup que toutes les parties de cette image rétinienne soient perçues également bien : l'image d'un point, pour être perçue nettement, doit se former sur la tache jaune, condition qui n'est remplie que pour une région excessivement restreinte du champ visuel. Quand on fixe un objet, on fait en sorte que l'image de cet objet se forme au centre de la tache jaune; or, cette tache est un peu en dehors de l'axe optique de l'œil (tig. 143); donc, en fixant un point lumineux, on ne fait pas passer rigoureusement l'axe optique par ce point : on donne le nom d'aa?e visuel à la droite qui joint ce point à son image.

A partir de la tache jaune, la sensibilité de la rétine va en diminuant, et les objets sont vus d'autant moins nettement qu'ils sont plus éloignés de l'axe visuel; mais on les distingue encore quand ils sont à urte distance angulaire de 70° ou 80^ de cet axe. Cette sensibilité parait dépendre de la proportion des cônes au milieu des cellules de la rétine; cette proportion diminue, en effet, à mesure qu'on s'éloigne de la tache jaune.

Enfin, à l'endroit où le nerf optique pénètre dans l'œil, et qu'on appelle la papille de l'œil, la couche des cellules impressionnables fait défaut, et les images qui se forment en ce point ne produisent aucune sensation ; c'est ce qu'on appelle le punctum cœcum. On peut mettre son existence en évidence par l'expérience suivante, due à Mariette : sur une feuille de papier blanc, on fait deux taches noires sur une même ligne horizontale et à une distance de 10 centimètres environ l'une de l'autre ; puis, fixant la tache de gauche avec l'œil droit, ou la tache de droite avec l'œil gauche, on fait varier la dislance de la feuille de papier; à un certain moment, l'autre tache semble disparaître : c'est que son image se fait alors sur le punctum cœcum. Le centre de la papille est situé à 4 millimètres environ de la tache jaune du côté du nez..

178. Accommodation. — Nous avons supposé jusqu'à présent que l'image des objets extérieurs se faisait précisément sur la rétine. Or, si les surfaces réfringentes de l'œil étaient invariables, il en serait de même de la distance focale, et on ne verrait distinctement que des objets placés à une distance déterminée. L'expérience

montre, au contraire, qu'on peut voir distinctement h des distances très diverses; d'autre part, quand, après avoir fixé avec un seul œil un point lumineux éloigné, on fixe un point plus rapproché situé dans la même direction, on a conscience d'un certain effort nécessaire pour passer de la première aecommodalion h la seconde. L'œil est donc susceptible de se modiiîer de telle sorte que le point qu'on fixe soit toujours vu distinctement, du moins entre certaines limites (180). L'expérience suivante permet de préciser la nature de ces modificalions. On place vis-à-vis de l'œil tout grand ouvert d'une personne deux ouvertures percées l'une au-dessus de l'autre dans un écran et vivement éclairées; en regardant daas la pupille à l'œil nu ou mieux à l'aide d'une loupe ou d'un microscope à faible grossissement, on voit trois images de ces deux ouvertures. La première, A (fig. 143}, brillante et droite, est formée par réflexion sur la face antérieure de la cornée qui a^l alors comme un miroir convexe; la seconde, B, moins lumineuse et droite encore, se forme à la face antérieure du cristallin; enfin, la troisième, C, très petite et renversée, provient des réflexions sur la '^' face postérieure du cristallin qui

joue le rûle de miroir concave. En s'appuyant sur les considérations développées au n" 138, il sera facile de préciser les conditions dans lesquelles se forment ces deux dernières images. Supposons maintenant que l'œil dans lequel on regarde ces images fixe successivement un point très éloigné, puis un autre très rapproché et situé dans la même direction; l'image A ne change pas; l'imageB diminue notablement en prenant l'aspect B', et se rapprochant un peu; l'image C. diminue un peu. La cornée conserve donc une forme invariable, tandis que le cristallin devient plus convexe. D'après les mesures de Helmholtz, le rayon de courbure de la face antérieure peut varier ainsi de 10 millimètres k 6 millimètres, en même temps que cette face avance de 0'"",'i environ; le rayon de courbure de la face postérieure varie seulement de 6 millimètres à 3""",3 ; enfin, le foyer principal postérieur de l'œil, qui, dans la vision à une distance très grande, coïncide avec la rétine, peut avancer de 2 millimétrés. La figure 144 donne en P,', P,', N,', N/, F', les positions que peuvent prendre les plans principaux, les points nodaux et le foyer postérieur de l'œil dans l'accommodation k courte distance. 179. Aberration de l'eeii. — Bien que les images perçues par les vues normales ne soient pas irisées sur les bords, l'œil ne semble pas ab&olumentdépourvu d'aberration chromatique; une foule d'ob-

servàtions montrent en effet que l'accommodation n'est pas la même, à une dislance déterminée, pour des objets diversement colorés. Par exemple, si Ton observe un dessin violet sur un fond rouge, il est impossible de fixer en même temps les deux objets; le dessin paraît se détacher du fond et se déplacer; cette expérience, imaginée par Wheatstone, qui donnait au dessin la forme d'un cœur, est connue sous le nom de cœurs volants de Wheatstone, Les milieux de Tœil ont à peu près le même pouvoir dispersif que l'eau; il en résulte que la différence des distances focales correspondant au rouge et çlu violet doit être de 0™™,5 environ.

Les bons yeux voient distinctement de très menus détails et semblent absolument dépourvus de toute aberration de sphéricité. Il est, en effet, à remarquer que la structure du cristallin est favorable à l'absence d'aberration : dans les lentilles convergentes ordinaires, aux rayons marginaux correspond une distance focale plus courte qu'aux rayons centraux; or, dans le cristallin, ces rayons marginaux traversent des couches moins réfringentes, ce qui doit rapprocher leur foyer de celui des rayons centraux.

L'iris, en se contractant quand la distance à laquelle on regarde est de beaucoup inférieure à la distance habituelle, intervient aussi pour augnaenter la netteté des images : en effet, les faisceaux lumineux qui pénètrent dans l'œil deviennent alors excessivement déliés et, à une distance notable de leur sommet, ils ont encore une section assez faible pour que l'image rétinienne soit nette, même quand elle ne se trouve pas exactement dans le plan focal.

Quelque bonne que soit une vue, il y a nécessairement une limite à la grandeur des détails que l'on peut percevoir à une distance donnée. En effet, pour que deux points très rapprochés soient vus comme deux points séparés, il faut très vraisemblablement que leurs images rétiniennes se forment sur deux cellules nerveuses distinctes, peut-être même sur deux cellules non contiguës ; or ces cellules ont un diamètre de 0"*"*,002 à O'"^n,0025. Pour déterminer expérimentalement Técartement que doivent avoir les images rétiniennes pour être perçues séparément, la meilleure méthode consiste à regarder une série de raies noires équidistantes tracées sur un fond blanc, et à déterminer la distance à partir de laquelle on ne voit plus qu'une surface d'un gris uniforme ; connaissant la position du point nodal de l'œil, on en conclut la distance des images de deux raies consécutives; on trouve ainsi, d'après les mesures de plusieurs observateurs, Weber, Helmholtz, Volkmann, etc., O'"'",00o4, 0"«»,0043 ou même 0°*'",()030, ce qui s'accorde avec les dimensions des cellules nerveuses. Les petites divergences qu'on remarque dans ces sortes de mesures et, d'une manière générale.

les différences d*acuité des diverses vues doivent être dues à des traces d'aberration subsistant à des degrés divers chez les divers individus ; en effet, on ne saurait admettre que des corps organisés et de structure complexe aient une régularité de forme mathématique et les yeux des divers individus doivent toujours présenter, à des degrés divers, des irrégularités de courbure sur les surfaces réfringentes et des inégalités de structure dans les milieux qu'elles séparent.

180. Œil normal on emmétrope. — Les limites de distance entre lesquelles on peut voir distinctement sont désignées sous les noms de puncium remotum et de punctum proximum : Toeil au repos est disposé pour voir nettement au punctum remotum, et c'est en réalisant le plus grand effort d'accommodation possible qu'il peut voir au punctum proximum.

Pour un œil normal ou emmétrope^ le punctum remotum est à l'infini, c'est-à-dire qu'il n'est besoin d'aucun effort pour voir nettement les objets éloignés, par exemple les objets dont la distance dépasse une quinzaine de mètres. Le punctum proximum est à 15 centimètres environ.

Les axes visuels de deux points situés à une distance déterminée l'un de l'autre sont d'autant plus écartés que les deux points sont plus rapprochés de l'œil. On aura donc avantage, pour voir les détails d'un objet, à le placer le plus près possible, c'est-à-dire à la distance minima de vision distincte.

181. Myopie, hypermétropie, presbytie. — Chez beaucoup de personnes, et surtout parmi celles qui s'adonnent aux travaux intellectuels, le punctum remotum est à une distance finie et le punctum proximum très rapproché. Ce défaut, qui tient à un excès de convexité de la cornée transparente- ou à un allongement anormal de l'œil dans le sens de son axe, porte le nom de myopie et se corrige par des verres divergents qui donnent des objets qu'on regarde des images virtuelles rapprochées; il est souvent accompagné, d'après M. Javal, d'un état maladif de la rétine.

D'autres fois, au contraire, le punctum proximum est très éloigné et, à l'état de repos, un faisceau de rayons lumineux ne donne d'image nette sur la rétine qu'à la condition d'être convergent dès son incidence sur la cornée. Ces yeux sont appelés hypermétropes; sans lunettes, la vision ne s'exerce qu'au prix d'efforts d'accommodation incessants et très fatigants; on doit corriger ce défaut à l'aide de verres convergents qui forment avec l'œil un système à distance focale suffisamment courte.

Quand on a placé devant un œil myope le verre divergent le plus faible qui permette la vision à l'infini, ou devant un cbH hypermétrope

le verre convergent le plus fort qui produise ce résultat, le punctum remotum est à Tinfini, et, si rœil a conservé sa faculté d'accommodation, il fonctionne dorénavant comme un œil normal. Mais, en général, à mesure qu'on avance en âge, la faculté d'accommodation se restreint et le punctum proximum se rapproche du punctum remotum; ce nouveau défaut constitue \d, presbytie. Lç plus souvent, le punctum remotum étant très éloigné, les presbytes ne voient nettement qu'aux grandes distances; mais un œil peut être à la fois myope et presbyte et ne voir nettement qu'à une distance déterminée et très courte; on est obligé, dans ce cas, d'avoir recours à des verres de diverses puissances suivant les occupations auxquelles X)n veut se livrer.

182. Astlg^maiisme. — On donne le nom d'astigmatisme à un défaut de symétrie dans la courbure de la cornée transparente qui, au lieu d'être une surface de révolution autour de l'axe optique de l'œil, présente en son sommet une courbure maxima dans un méridien déterminé, généralement le méridien vertical, et une courbure minima dans le méridien perpendiculaire. Ce défaut se reconnaît à ce que des lignes d'égale épaisseur, placées à la même distance, mais inégalement inclinées sur l'horizon, ne sont pas perçues avec la même netteté; on verra mieux, par exemple, les lignes horizontales que les lignes verticales, ou réciproquement. Il y a peu d'individus qui soient absolument exempts d'astigmatisme, mais, dans la plupart des cas, cet astigmatisme est assez peu prononcé pour ne gêner aucunement la vision; dans le cas contraire, on le corrige avec des verres cylindriques qui augmentent la convergence des rayons dans le méridien où la distance focale est trop grande, ou la diminuent dans le méridien trop convergent.

183. Sensation dn relief. — Les deux yeux ^n'étant jamais placés de la même façon par rapport à un objet déterminé, les deux images qui s'y forment ne sont jamais identiques. Nous savons pourtant que la sensation qui résulte de ces images est celle d'un objet unique. Quelle que puisse être la raison de ce fait au premier abord extraordinaire, nous savons aussi que cela n'a lieu que si les axes des deux yeux sont dirigés ensemble vers l'objet considéré et que les images se forment, par conséquent, à des places déterminées : si, par exemple, on déforme le globe d'un des deux yeux en pressant avec les doigts sur les paupières, on voit les objets se dédoubler.

La vision binoculaire n'a pas seulement pour effet d'augmenter l'intensité de la sensation lumineuse : mais c'est encore grâce aux deux yeux que nous pouvons apprécier le relief des corps. En fermant l'un des yeux, on aperçoit les objets environnants à peu près comme s'ils étaient dessinés sur un tableau dont tous les points

seraient à la même distance, et, si on cherche à saisir avec la main un objet sur la distance duquel on n'est pas préalablement instruit, on n'y parvient qu'après quelques tâtonnements.

Il est d'ailleurs facile de s'assurer que la sensation du relief provient de la dissemblance des deux images d'un même objet : cette sensation est très vive quand on regarde des objets rapprochés, beaucoup moins, au contraire, quand on regarde des objets éloignés dont les deux images sont presque identiques; c'est ainsi quon distinguera mal, de loin, une tour carrée d'une tour ronde, ou que les différents plans d'un groupe de montagnes paraîtront beaucoup plus rapprochés les uns des autres qu'ils ne sont réellement.

On peut même obtenir la sensation du relief en produisant dans les deux yeux, et par n'importe quel moyen, deux images d'un même objet qui correspondent à deux points de vue différents; sur ce principe sont fondés les instruments appelés stéréoscopes et qui sont destinés à produire, à l'aide d'images planes, la sensation du

relief. Le plus répandu de ces appareils, dont l'invention est due à Wheatstone, est le stéréoscope à réfraction de Brewster : il se compose essentiellement de deux lentilles convergentes, ou plutôt de deux moitiés de lentilles convergentes, L|, L^ (fig. 146), disposées de façon que les centres optiques soient près des bords extérieurs; devant ces lentilles, on place respectivement deux dessins Aj B„ Aj Bj d'un même objet vu de deux façons différentes; les dimensions de l'appareil sont calculées de telle sorte que les axes /. '^ ^ secondaires LjPi, L^Pj de deux points corres-

L, L|' pondants des deux dessins se rencontrent

Fig. lie. précisément à la distance où se forment les

images, en P; les rayons qui pénètrent dans les deux yeux se comportent donc comme s'ils venaient d'un objet unique placé en AB, et, comme cet objet virtuel donne des images différentes dans les deux yeux, on voit un objet en relief.

Dans cette expérience, les couleurs se composent également, et si les deux images sont colorées de couleurs complémentaires, l'objet en relief paraît blanc.