PERSISTANCE DE L'IMPRESSION LUMINEUSE

^ ^^ T ainsi dire instantanément, de manière que le déplacement ^C3orps pendant ce temps soit insensible, alors il ne se forme ^ "^ 'ne image, et la persistance de Timpression fait voir nette-

^t le corps : il semble alors immobile, comme si on l'eût ^^€té brusquement au moment précis où l'a frappé le rayon ^"^ineux. C'est une circonstance qui se présente dans les iges nocturnes. La durée de l'éclair est alors si courte et en ^^ême temps sa lumière est si vive, que le paysage est vu avec V^ne grande netteté, et qu'un objet en mouvement, un train ^e chemin de fer, par exemple, apparaît en repos, bien qu'il ^oit lancé à toute vapeur.

Cn phénomène singulier, facile d'ailleurs à expliquer, est

ielui qui se produit lorsqu'on fait tourner sur le môme axe,

Lvec des vitesses égales mais de sens contraire, deux roues

lyant un même nombre de rais : on aperçoit alors une roue

:immobile ayant un nombre de rais double. Cette apparence est

^ue à la coïncidence des rais et à la superposition des impres-

^ons causées par chacune d'elles. Si l'on suppose qu'une des

Troues soient en repos, ces coïncidences seront à chaque tour

4^n même nombre que les rais; elles seront évidemment deux

:ïois plus nombreuses si les deux roues tournent ensemble en

sens opposés. Mais s'il y avait une différence de vitesse, on

Terrait les lieux de coïncidence se déplacer : la roue semblerait

tourner lentement.

Il nous reste à dire un mot des images accidentelles. Nous avons mentionné déjà celles qui se forment lorsque l'œil, après avoir observé un objet lumineux, est fermé brusquement ou se détourne sur un fond sombre : l'image est alors lumineuse comme l'objet, et pour cette raison on la nomme po^sitive. Mais si Ton contemple fixement, pendant un temps suffisamment long, trente ou quarante secondes par exemple selon l'intensité de la lumière, un objet lumineux, une fenêtre par oii pénètre la lumière du jour ; si ensuite on porte les yeux sur un mur clair, sur le plafond, alors l'image accidentelle qui se forme est négaiive : la croisée apparaît comme une croix blanche se déta-

chant sur des carreaux sombres. Ces images accidentelles persistent quelquefois assez longtemps ; elles se voient encore si Ton ferme les yeux. D'après certains physiologistes, elles sont dues à l'état de fatigue qu'ont subi les points de la rétine où la lumière a agi avec le plus de force ; au contraire, les points où s'est faite l'image des parties sombres a subi une excitation moindre. Quand l'œil se porte ensuite sur une autre surface, la sensibilité est moindre dans les premiers points que dans les autres ; la lumière y est moins vive, et il en résulte une image négative de l'objet primitivement contemplé. Cette explication est insuffisante, et celle qu'a donnée Plateau paraît plus satisfaisante et plus complète : selon lui, la rétine impressionnée ne vient pas instantanément à l'état de repos : elle oscille entre deux états opposés, entre deux impressions contraires qui font succéder le noir au blanc, et à une couleur quelconque ou complémentaire; mais en quoi consistent ces états opposés de la rétine, c'est une question qui ne nous semble pas résolue.

Les images accidentelles, tant positives que négatives, so déplacent avec Taxe optique, de sorte que leur situation apparente dans le champ visuel coïncide toujours avec le point d la rétine qui a reçu rimi)ression première, avec la tache jaune si la vision a été directe et distincte.

Nous décrirons, dans la deuxième partie de la Lumière, que ques applications intéressantes du phénomène de la persistan des impressions lumineuses.

Quand on regarde à distance un corps très lumineux se dét^

chant sur un fond sombre ou noir, l'image paraît empiéter si '^

le fond. On s'assure de ce fait par une expérience fort sinq)- — ^^

que voici. On dessine deux figures égales, deux carrés ou deL ^^^'

cercles par exemple (fig. 224), l'un noir sur fond blanc ^^^

l'autre blanc sur fond noir, et on les place l'un à côté de Taut

en les éclairant d'une vive lumière. Le cercle blanc paraît^ :»''^

sensiblement plus grand que le cercle noir. Ce phénomè

est ce qu'on nomme in^adiation ,

PERSISTANCE DE L'IMPHBSSION LUMINEUSE. 407 Il se manifesle sous des apparences très variées. Au devant «Je la flamme d'une bougie (fig. !225), interposons une règle jioire qui coupe l'image de la flamme; on verra celle-ci débor- «ler l'arête de la règle et lormer au dedans une échancini'c lumineuse. Quand ta Lune est entre la conjonction et le pre-

mier ou le d<'rnier quaitier, que sa partie lumineuse a la l'orme d'un croissant et que le re.sie du disque est visible par la lumière cendrée, il seinble que les deux segments lunaires n'appartiennent jias au môme cercle : le contour du croissant déborde l'autre. Pendant les éclipses totales de Soleil, au moment où le disque lunaire masque entièrement la lumière éblouissante de l'asti-e, on aperçoit des niasses lumineuses rougeàtres connues des astronomes sous le nom de proliibé/'ances; elles reposent par leur base sur le contour sombre de la Lune, mais, comme le montre la figure 220, elles ein[nèlenl sur ce contour. L'effet est absolument pareil à celui de l'irradiation.

C'est encore le même phénomène qui fait paraître brisées les lignes de séparalitpti d'im damier on d'un assemblage de carrés.

de l'eclangles alternativement blancs ou noirs (fig. 227), et qui donne à un ensemble de cercles tangents comme ceux de la iigure 232 i'ap()arence d'une série de figures liexagonales. Mais quelle est la cause" de l' i ira dia lion? Les uns, comme

Fig. 336. — Les prolubcrances 5olaircs pendant une éclipse totale de Soleil

(éctipso Ju 22 décembi-e 1870).

M. Plateau, l'attribuent à une continuation de l'inipression de .^j la rétine au delà du contour d'une image intense. D'autres, ,^ comme M. Tronessarl, admettent qu'il se forme des images^--^

fig. aa7. — EffeU d-irndialion.

multiples empiétant les unes sur les autres. L'une et l'autre i :^»</e ces théories considèrent l'irradiation comme un phénomène suL^»jectil' dépendant de la sensibilité de la rétine, ou de cerlaii^**' accidents qui se Irouvtnl dans les milieux Je l'œil. Il y a uur^

difficulté toutefois : c'est que certains des phénomènes en question (comme Tirradiation des protubérances dans les éclipses) ont été obtenus objectivement et se voient sur les épreuves photographiques. Il faudrait donc admettre qu'il y a, dans les lunettes ou dans les plaques sensibles employées par les photographes une disposition ou propriété précisément analogue à celles qu-on suppose exister dans nos organes*.

g 3. ILLUSIONS d'0PT1QU£.

-Il y à des circonstances où l'œil, même sain et normal, voit léi3<>bjèts autrement qu'ils ne sont en réalité; on donne le nom à^Uktëiùns d'optique aux fausses apparences que présentent alors les images.

Plusieurs des phénomènes décrits dans le paragraphe qui précède pourraient, d'après cette définition, être considérés comme des illusions d'optique. Les effets de la persistance lumineuse, les images accidentelles, l'irradiation, seraient dans ce cas. La difficulté est de distinguer nettement ce qui dépend de la sensation même et ce qui n'est qu'une affaire de jugement. 11 peut arriver et il arrive en effet que certaines sensations visuelles ne correspondent point à des objets réels : par exemple une secousse, un coup sur le globe de l'œil produit une sensation de lumière^ bien qu'aucun objet lumineux ne se trouve en présence. Dans d'autres cas, la sensation est bien <léterminée par une impression extérieure, et l'image sur la rétine est bien telle qu'elle doit être pour un œil normalement

1 . D*après M. Le Roux, le phéDoniène de rirradidtion serait « spécial au champ de la viïjioo indistincte; il augmente à mesure qu'on s'éloigne de la fovea centrales; pour cette ^rtion de la rétine, les phénomènes d'irradiation, tels que les décrivent les auteurs, Ki'existent pas ; pour elle il n'y a d'autre irradiation que celle qui provient des limites de l'acuité de la vision; pour le champ de la vision indistincte, l'irradiation est encore une qpiestion d'acuité de vision; elle s'explique physiologiquement par l'espacement progressif des éléments sensibles de la rétine lorsqu'on s'éloigne de la fovea centrales, lieu de leur maximum de concentration. » (Voyez les Comptes rendus de tAcadétnie des sciences pour 1873.)

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Or à l'examcji de la figure 228, formée criin large trait noir et de deux lignes parallèles plus fines a et & qui le coupent suivant un angle aigu, l'œil croit que la ligne b se prolonge suivant la lignée; il n'en est rien cependant, ainsi qu'on peut le constater aisément. Cette erreur de jugement sur la direction

Fig. 229. — Illusion (l*optique : apparente divergence de lignes parallèles.

(les lignes n'est pas moins forte, quand on donne une moindre épaisseur au trait noir traversé par la ligne mince.

Un autre genre d'illusion est celui que présentent les figures 229 et 230. Deux lignes parallèles sont coupées par des obliques extérieures dirigées de chaque côté en sens contraire.

Fig. 250. — Apparente divergence de lignes parallèles.

Cette disposition suffit pour nous empêcher de reconnaître le parallélisme des lignes. Il semble qu'elles convergent vers une direction opposée à celle oii iraient se réunir les obliques qui les rencontrent. Dans la figure 231, Pillusion est d'autant plus frappante que les effets des deux premières s'ajoutent. Les bandes noires verticales semblent donc alternativement converjjentes et divergentes. De plus, les traits qui les coupent, bien cfu'ils traversent les bandes en ligne droite, ne sont pas en

apparence dans le prolongement les uns des autres; l'effet esl

celui de l'illusion optique représentée dans la figure 228.

ïja raison de ces fausses apparences n'est pas aisée à trouver. On a invoqué l'irradiation, puis les mouvements involontaires de l'œil ; d'après llelmholtz, en fixant un point précis du dessin, les illusions disparaissent : ce qui est exact sans doute pour l'éminent physicien, mais ne Test pas pour d'autres vues.

Où l'irradiation joue certainement un rôle , c'est dans la

Fig, 831. — Convergence et ilivcrgenc alteniatiTcs île lignes jiarallèles.

Fig. 'i^'i. — Forme hexagonale apparente (le cercles tan(>unlB : eflet d'irradiation.

manière dont on voit une série de cercles tangents, soit que ces cercles se détachent en blanc sur un fond noir, soit qu'au contraire ils soient noirs sur fond blanc. Dans les deux cas, on croit voir des hexagones et non des cercles ; tantôt ce sont les cercles blancs qui paraissent par leur empiétement détruire le:* espaces noirs ; tantôt ce sont au contraire les intervalles blanc^ qui rétrécissent les cercles noirs, et comme l'effet se produit' autour des six points de tangence, il en résulte pour les cercle^ l'apparente forme hexagonale de ces derniers. M. A. Nacbet.^ dans la Nature {if 90 du 20 février 1875), signale cette illusioiv comme ayant trompe les naturalistes qui observaient au micnH^

ope les stries de certaines diatomées, et qui ont cru voir des xagones là où, en réalité, il n'y a que des cercles ou mieux s hémisphères.

Des illusions optiques qui se rapportent à la direction des ;nes, à la forme des figures, on peut passer à celles qui rerdent les dimensions des objets. Une ligne divisée paraît génélement plus longue qu'une ligne égale sur laquelle l'œil n'a cun point de repère. De là vient que si l'on regarde un carré *mé de traits équidislants, il prend l'aspect d'un rectangle nt la plus grande dimension est celle qui est divisée. Un objet visé par des lignes horizontales semble perdre de sa hauteur, i contraire, il paraît plus élevé s'il est divisé par des lignes rticales. Un faisceau de colonnettes minces paraîtra plus haut L*une colonne unique qui aurait même hauteur et aussi même 'geur que le faisceau. C'est là une des raisons qui donnent X nefs des églises gothiques une élévation apparente considé- Me : une voûte de même hauteur, dans un édifice d'architec- ^^Tomane ou grecque, paraîtra plus écrasée \ £a lente et progressive éducation du sens de la vue nous pérît de juger, avec une exactitude qui varie d'ailleurs selon les lividus, des distances réelles et relatives des objets et de leurs nensions réelles, que nous rapportons du reste généralement X distances présumées. Nous verrons plus loin que celle préciation des distances est liée à une autre impression qu'on mme Yimpression du reliefs laquelle tient à la vision simullée des deux yeux. En décrivant les instruments nommés slé- >scopes^ nous reviendrons sur ce sujet. Mais nous ne lerminei s pas ce paragraphe sans rappeler une illusion que tout le nde a éprouvée : c'est celle qui nous fait paraître les objets 3stes plus grands à l'horizon qu'au zénith ou qu'à toute autre tude. Le disque du Soleil à son lever et à son coucher, celui la Lune dans les mêmes circonstances sont notablement

Dans un ordre difféi*ent de considérations esthétiques, on sait que les vêtements rayés ^c^ntalement conviennent aux personnes de haute taille et de peu d*embonpoint ; les ^9 rayées verticalement aux personnes petites et corpulentes. On peut faire l'application ^« faits d'observation à bien d'autres cas.

plus gros ii l'horizon qu'au méridien ' : il on esl de infime des conslellations. Quand le quadrilatère d'Orion se lève, il parait immense en comparaison de l'aspecl qu'il présente à rinstaitl de sa culmination.

L'illusion est évidente. Les explications qu'on en a données sont moins concluantes. KItes se réduisent à deux : les uns oui attribué le phénomène à la l'orme apparente de la voûte céleste. forme qui nVsl pas héinisphéi'ique, mais plutôt ellipsoïdale ou

- Exprnciici' (l';is(ij;iuali<i

surbaissée, dès lors moins élevée an-dessus de nos tèles miTl'iiori/on. Suivant Kulei-, <'elte forme nous fait croire qui- li'i** objets situés à l'horizon sont plus éloignés de nous qu'au zéiiidi: Or, à égalité de dinu'iisions apparentes, ee sont les objets qu'un suppose les plus lapprochés qui paraissent les plus petits. !)'• là l'illusion qui nous porte à juger la Lune d'autant moins grosse

iinl |ilus Mir|irei[nnl (jiiu los (lîmensioDs apparenlrs «u liiT iiti («Il |)lus (wlites, qunnd l'aslre est ï rboHim qm- ' jiii' est plus éldlcnée di' l'observiileiir de prestpir Imiii' ' , Sun riiaiiiWrp dcvrail donc ïfmhlrr plus pi-lil. et rW*-

1. Pour la Lun.', IVftet f: angulaires du disque soiil ;ji s'ilesl ail lùnilh. A l'Imriioi » lungufiii' d'un nwn ili' li

l'in

:> lii'll

[u'elle a une plus grande altitude. Une autre opinion rend îompte de l'illusion par le fait qu'à l'horizon la Lune se trouve lans le voisinage apparent d'objets auxquels nous pouvons la lomparer et dont les dimensions nous sont connues, comme les arbres, des maisons. Une semblable comparaison est im- )ossible au zénitli, et la Lune isolée est ainsi réduite à ses vraies liniensions apparentes, qui ne sont qu'une faible fraction du on tour du ciel.

11 est bien possible du reste (jue rillusion soit due simuUaiiéiient à ces deux causes. Il en faut probablement ajouter une roisième, qui est la ffjible intensité de la hnnière des disques Linaire ou solaire, aflaiblie par rinter|)osition des couches de apeur beaucoup plus épaisses à l'horizon cpi'au zénith.

Nous venons de parler des illusions optiques, en entendant ar là les fausses apparences que prennent les objets dans cerlines circonstances, pour un œil sain ou normal. Les exemples ue nous avons cités auraient pu être considérablement multiliés. Mais il existe d'autres illusions qui ont pour cause la éfectuosilé de l'organe visuel ou certaines altérations morides, et dont l'étude est par conséquent de la compétence du liysiologiste beaucoup plus que de celle du |)h\sicien. Néaniioins, n(ms en citerons un ou deux cas, parce qu'ils sont . eaucoup plus fréquents qu'on ne le croirait.

Commençons par signaler un défaut de la vue qui existe leme dans un œil normal, bien qu'il y soit moins marqué, l'est celui qu'on nomme astigmutisme. En regardant avec tlention d'un seul œil les cercles concentriques de la figure 235, n observera de notables différences dans la netteté de la vision ans des secteurs opposés des cercles. Selon certains diamètres, 3S lignes noires et blanches se distingueront nettement; selon 'autres, il y aura confusion, et la surface des secteurs paraîtra omme nuageuse, grisâtre. La position de ces secteurs d'appacînces diverses dépendra de l'accommodation de notre œil.

L'explication de l'astigmatisme est dans la conrormation ou

la courbure des surfaces réfringentes de l'œil, qui n'est pas symétrique dans tous les sens, de sorte que les rayons n'y ont pas le même foyer dans un plan horizontal que dans un plan vertical. Quand l'œil est accommodé pour la vision distincte des arcs horizontaux, il ne l'est pas pour les arcs verticaux, et réciproquement.

Un autre défaut de la vue consiste à ne pas distinguer certaines couleurs, ou bien à en distinguer un nombre moindre que les yeux normaux. On nomme achromatopsie cette affection connue encore sous le nom de daltonisine, parce que le célèbre chimiste Dalton Tétudia le premier sur lui-même. « Les individus chez lesquels cet état est complètement développé, dit Helmholtz, ne voient dans le spectre que deux couleurs, qu'ils désignent ordinairement sous les noms de hleu et de jaune. A cette dernière ils rapportent tout le rouge, l'orangé, le jaune et le vert. Ils appellent gris les tons bleu-verdâtre, el nomment hleu tout le reste. Lorsque le rouge extrême est faible, ils ne le voient pas du tout; ils ne le voient que lorsqu'il est intense. C'est pour ce motif qu'ils indiquent ordinairement comme limite du spectre une partie où les yeux normaux voient encore distinctement un rouge faible. Parmi les couleurs des corps, ils confondent le rouge (c'est-à-dire le cinabre et l'orangé rongea tre) avec le brun et le vert, dans les cas où les yeux normaux voient, en général, le rouge avec bien plus d'intensité que le brun et le vert. Ils ne distinguent pas le jamie d'or du jaune, ni le rose du hleu. » {Optique physiologique.)

Ce défaut est assez répandu pour que les compagnies de chemins de fer aient cru devoir, depuis un certain nombre d'années, faire passer des examens spéciaux à ceux de leurs employés, mécaniciens ou autres, qui se trouvent appelés à faire ou à observer des signaux. Les feux blancs, rouges et verts ou les disques de même couleur correspondent à des indications opposées, et la confusion de ces couleurs pourrait être excessivement dangereuse.

Un autre défaut singulier de la vue a été signalé par Wollaston en ces termes : « A la suite d'un violent exercice, dit-il, je reconnus subitement que je ne pouvais voir que la moitié de la figure d'un homme qui se trouva sur mon chemin; le même effet avait lieu, quel que fût l'objet que je regardasse. Ayant essayé de lire le nom Johnson sur une porte, je voyais seulement ... SON : le commencement du mot était totalement caché à mes regards. La perte de la vue, dans cet exemple particulier, avait eu lieu à gauche, soit que je regardasse avec l'un ou avec l'autre œil. Cette cécité n'était pas néanmoins tout à fait complète ; mais les objets paraissaient couverts d'une ombre intense et sans limites bien délinies. La maladie dura peu de tem})s : en un quart d'heure elle s'était entièrement dissipée. La sensibilité revint graduellement eu parlant du centre et en s'avançant obliquement vers la gauche en montant. » Wollaston éprouva plus tard un second accès de cette affection, de celle demUcécitiK et il en observa chez un de ses amis un cas qui persista, ce Le champ est assez étendu, dit-il, pour que mon ami puisse lire liarfaitement ; il voit ce qu'il écrit, la plume qu'il emploie, mais non pas la main qui la conduit. » Arago, en rapportant ces faits, dit que l'affection décrite par Wollaston est assez commune. Il connaissait quatre personnes qui y étaient sujettes, et lui-même en avait éprouvé plusieurs atteintes. Celte insensibilité d'une moitié de la rétine semble comme une extension de la taelw aveugle.

On nomme hémiopsie l'affection que nous venons de décrire.