CHAPITRE XVI

LE SENS LUMINEUX

Les fondions de la rétine se divisent en trois catégories : le sens lumineux, le sens chromatique et la faculté de pouvoir distinguer des formes.

Le sens lumineux est la faculté de reconnaître les intensités lumineuses différentes.

100. Loi psychophysique de Fechner. — Suivant cette loi, la plus petite différence d'éclairage sensible est une fraction constante (environ i p. 100) de l'éclairage total.

Fechner a été amené à formuler sa loi par l'observation suivante. Un jour, il avait trouvé une différence d'éclat à peine sensible entre deux nuages et fut très étonné de voir cette différence persister en regardant à travers un verre fumé assez sombre. Il désigna cette loi sous le nom de psye/tophi/sique, parce que, la retrouvant aussi pour les autres sens, il fut amené à la considérer comme une loi générale de la perception. Si, par exemple, on a trouvé qu'il faut qu'une ligne ait une longueur de io5 millimètres pour qu'on puisse juger avec certitude qu'elle est plus longue qu'une autre de 100 millimètres, on trouvera aussi qu'il faut une ligne d'au moins 210 millimètres pour pouvoir avec certitude la juger plus longue qu'une autre de 200 millimètres. Dans les deux cas, le rapport entre la plus petite différence sensible et la longueur totale est le même, un vingtième. Il en est de même si l'on examine la plus petite différence sensible entre deux poids, et ainsi de suite.

On remarque que nos sens diffèrent en cela de la plupart de nos instruments. Avec un double décimètre ordinaire, la plus petite distance qu'on puisse mesurer (je ne dis pas juger) est d'un demi-millimètre, la plus petite différence mesurable entre deux lignes serait donc d'un demi-millimètre, et cela quelle que soit la longueur des lignes à mesurer.

Pour déterminer le rapport enlre la plus petite différence d'éclairage

LE SENS LUMINEUX

sensible et l'éclairage total, FecJiner se servait de l'expérience suivante, qui avait déjà été indiquée au milieu du siècle dernier par Bouguer et par Lambert. Le premier avait même observé le fait sur lequel Fechner basait plus tard sa loi.

i° Plaçons à quelque distance d'un écran deux bougies, A et B (fig\ 147)7 d'intensité égale I, et mettons entre les bougies et l'écran une baguette, de façon qu'elle forme deux ombres a et b sur l'écran. L'ombre a est formée par A, et par conséquent éclairée seulement

Fig. 147. — Expérience de Bouguer

par B ; l'ombre b ne reçoit de la lumière que de A, et le reste de l'écran en reçoit en même temps de B et de A. En éloignant B de l'écran, l'ombre b devient de plus en plus faible, et lorsque la distance de B à l'écran est à peu près dix fois celle de A, elle cesse d'être visible.

20 On remplace les bougies par d'autres d'intensité moitié moindre, on répète l'expérience : on trouve, comme dans le cas précédent, que l'ombre cesse d'être visible au moment où la distance de B à l'écran est d'environ dix fois celle de A. — Et on trouvera la même chose, quelle que soit l'intensité qu'on donne aux bougies. — La loi de Fechner se trouve ainsi vérifiée.

Admettons que, dans le cas i°, au moment où l'ombre disparaît, B se trouve à 5oo centimètres de l'écran, A à 5o centimètres. On sait que l'éclairage est proportionnel à l'intensité de la source lumineuse et inversement proportionnel au carré de sa distance. A donne donc à l'écran un éclairage de B un éclairage de tandis que l'ombre b

seulement. La différence entre l'éclairage de

5oa

reçoit un éclairage de

l'écran et celui de l'ombre est donc

5cr

)0" boo'

et le rapport entre cette différence et l'éclairage de l'écran est

5oo3 1 1

I I io2 -\- 1 101

5cr joo2

ou , puisque la mensuration n'est pas très exacte.

Dans le cas 20, le rapport est

5ocr 1 1/2 I 1/2 I 101 5o'2 5oo2

Il est par consécpient le même dans les deux cas.

La loi de Fechner explique beaucoup de phénomènes observés journellement. — Si, après avoir fait, avec les bougies, l'expérience citée ci-dessus, on ouvre les volets de façon que la lumière du jour vienne frapper l'écran, les ombres disparaissent. La différence entre l'éclairage de l'ombre et celui de l'écran reste la même, mais le rapport entre cette différence et l'éclairage total de l'écran est bien au-dessous de la fraction de Fechner. — On lit aussi bien le soir, avec un bec de gaz, que le jour, bien (pie l'éclairage du jour soit énormément plus fort, parce que le rapport entre la lumière réfléchie par le noir des lettres et celle réfléchie par le blanc du papier reste le même. — Dans une pièce éclairée par une très forte lampe, la flamme d'une bougie tenue à quelque distance d'un écran y produit une ombre, parce qu'elle absorbe une partie de la lumière de la lampe. Si on rapproche la bougie de l'écran, l'élairage augmente et l'ombre disparaît, quoique la différence d'éclat entre elle et le fond reste la même.

La loi de Fechner n'est vraie que pour des éclairages moyens. Si l'éclairage devient très faible,, il faut que la différence soit relativement bien plus considérable. On lit très bien avec un bec de gaz; mais, si l'on baisse beaucoup la flamme, on ne peut plus lire, quoique le rapport entre la lumière réfléchie par les lettres et celle réfléchie par le papier reste le même. — Il est possible que cet écart soit dû à ce qu'on appelle la lumière propre de la rétine, expression par laquelle on désigne la lueur faible qu'on aperçoit encore dans une chambre complètement obscure, et qui est due à des causes internes (frottement du sang des vaisseaux de la rétine contre la couche sensible, peut-être aussi des processus dans certaines parties du cerveau, etc.). On conçoit que, si cette lumière vient s'ajouter à celle réfléchie par la feuille imprimée, la différence d'éclat entre les lettres et la feuille blanche puisse descendre au-dessous de la limite de Fechner. — La loi de Fechner cesse aussi d'être applicable lorsque l'éclat est très fort. C'est ainsi qu'on ne peut pas voir les taches du soleil à l'œil nu, mais bien avec un verre fumé, à cause de l'éblouissement.

Mais, entre des limites très larges qui correspondent à peu près aux limites des éclairages que nous employons, la loi de Fechner ne vérifie avec une exactitude très grande. Elle n'est pourtant pas absolue : pour

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distinguer des nuances très fines, il semble qu'il y ait un certain éclairage qui soit le plus favorable, celui qui se rapproche de celui d'un beau jour.

L'acuité du sens lumineux peut s'exprimer par l'inverse de la fraction

de Fechner. Si celle-ci est de — — , on dira ciue l'acuité du sens lumineux

est égale à 100 ; si, en baissant l'éclairage fortement, la fraction monte à un cinquantième, on dira que l'acuité n'est que 5o, et ainsi de suite.

On pourrait représenter le rapport entre le sens lumineux et l'éclairage par une courbe qui aurait une forme analogue à celle de la figure 148. Les divisions de la ligne horizontale indiqueraient le degré de l'éclairage, commençant a gauche par l'obscurité complète pour

Fig. 148.

se terminer à droite par l'éclat du soleil. L'ordonnée de chaque point de la courbe mesurerait l'acuité du sens lumineux. Tant que l'éclairage est très faible, l'œil ne voit rien : arrivé à un certain degré qui, dans la figure, est marqué par la lettre a, l'œil commence à pouvoir distinguer des objets blancs. Ce degré d'éclairage, qui forme la limite inférieure de visibilité, est désigné sous le nom de seuil (« Reizsehwelle »). Tant que l'éclairage reste aussi faible, le sens lumineux n'est pas très fin ; les différences perceptibles sont considérables. Mais l'acuité augmente vite, et lorsque l'éclairage a atteint un certain degré, b, l'acuité arrive au degré qu'elle garde pendant longtemps, jusqu'à ce que l'éclairage ait atteint la force c. C'est pour la partie bc que la loi de Fec/uier est vérifiée, mais pas exactement, car cette partie de la courbe n'est pas tout à fait droite, elle a un maximum en M.

Si on augmente encore plus l'éclat, le sens lumineux descend vite ; il faut de nouveau des différences d'éclat très considérables pour être distinguées.

101. Mensuration du sens lumineux. — On se borne habituellement à déterminer :

i° Le seuil, la limite inférieure où l'œil commence à distinguer quelque chose (correspondant au point a de la courbe) ;

20 La différence minimum d'éclat qu'on puisse distinguer à l'éclairage.

OPTIQUE PHVSIOI.. I \

\mmmmmM*.

ordinaire, correspondant à Bb ou à Mm (figure 148). C'est cette détermination que nous venons de faire avec les bougies.

On détermine le seuil (i) avec le photoptomètre de Foerster (fig. 149). C'est une caisse noircie intérieurement. Le malade regarde, à travers

deux ouvertures correspondant à ses yeux ai vers un tableau blanc, placé au fond de la caisse, sur lequel sont tracés de gros traits noirs T. La seule lumière qui puisse pénétrer dans la caisse provient d'une fenêtre carrée F dont on peut varier l'ouverture et qui est placée à côté des ouver- Fig. 149. — Photoptomètre de Foerster. tures à travers lesquelles regarde

le malade. Derrière la fenêtre, qui est couverte de papier huilé, brûle une bougie étalon L. L'ouverture minimum de la fenêtre permettant au malade de voir les lignes noires indique le seuil. L'épreuve n'est pas très précise ; il est difficile d'obtenir des réponses bien concordantes, et l'adaptation influe énormément sur le résultat.

Pour déterminer la plus petite différence perceptible, on peut

employer la méthode des bougies indiquée ci-dessus. Un autre procédé

consiste dans l'emploi du disque de Masson, un disque blanc dont on a

noirci des secteurs de différentes grandeurs (figure i5o). En faisant subir à

ce disque une rotation suffisamment rapide, on voit trois anneaux gris,

séparés par des intervalles blancs. En admettant que le secteur a soit

de 200, le secteur b de io° et le secteur c de 5°, et en supposant, ce qui

n'est pas exact, que le noir ne réfléchit pas de lumière du tout, l'éclat des

trois anneaux gris serait de 34o, 35o et 355, si l'on met l'éclat des anneaux

blancs à 36o. La différence entre l'anneau gris extérieur et le blanc sera

de 5, et le rapport entre cette différence et le blanc sera — — , valeur de la fraction de Fechner du sujet examiné, s'il peut distinguer les trois anneaux. S'il ne peut en distinguer que deux, la fraction de Fechner est 36° 35° = -4^, et ainsi de suite. Il faut sje servir d'un plus

îbo 36 1

grand nombre d'anneaux; l'éclairage doit être bon, et le malade ne doit pas être trop éloigné, pour éliminer l'influence d'une acuité visuelle

(1) Il est douteux que la détermination du seuil soit au fond autre chose que la détermination de la fraction de Fechner pour un éclairage très faible. — Théoriquement, on devrait, pour la détermination du seuil, exiger que l'oeil puisse comparer une lumière très faible avec le noir absolu ; mais on ne peut pas produire le noir absolu, à cause de la lumière propre de la rétine.

LE SENS LUMINEUX

diminuée. II est pourtant évident qu'on ne peut pas l'éliminer complètement, l'acuité pouvant être assez mauvaise pour empêcher le malade de rien distinguer.

Un autre procédé, pour étudier le pouvoir de distinguer des différences d'éclat, consiste à examiner l'acuité visuelle pour des lettres pâles, dont on peut déterminer l'éclat en les comparant avec les anneaux du disque de Masson. Ce procédé, qui a été indiqué par Javal, a plus tard été développé par Bjerrum. Le mieux serait d'avoir une série de tableaux d'acuité visuelle avec des lettres de plus en plus pâles, niais le plus souvent un seul suffit ; Bjerrum recommande d'employer des lettres dont l'éclat est

Fig, i5o. — Disque de Masson.

de un douzième plus faible que celui du fond. Pour ces lettres, un individu normal a une acuité d'environ un tiers de l'acuité qu'il a pour des lettres noires sur fond blanc. Il est évident que ce procédé ne peut pas être considéré comme une mesure pure du sens lumineux, puisque l'acuité visuelle joue un grand rôle dans la réponse du malade. Pour éliminer jusqu'à un certain point cette influence, on peut employer son propre œil comme contrôle, en abaissant son acuité visuelle au moyen d'un verre convexe, jusqu'à ce qu'elle soit égale à celle du malade.

102. Résultats. ■ — Le seuil de l'œil normal a été déterminé par Aubert. 11 a trouvé que l'éclat le plus faible qu'on puisse distinguer est celui d'une feuille de papier blanc éclairée par une bougie placée à une distance de 200 à 25o mètres. Le seuil varie beaucoup avec l'état d'adaptation de l'œil ; placé dans une chambre obscure, on ne distingue pas, au premier moment, des objets qu'on voit très bien plus tard, une fois

LEÇONS D OPTIQCE PHYSIOLOGIQUE

habitué à l'obscurité. Pour la détermination du seuil, il faut donc laisser

le malade quelque temps (jusqu'à vingt minutes) dans l'obscurité, les

yeux bandés, avant de commencer l'examen. Il semble que, par ce séjour

dans l'obscurité, toute la courbe (figure 148) est déplacée vers la gauche,

et la limite supérieure aussi, car en sortant de l'obscurité l'œil est ébloui

par un éclairage qu'il supporte très bien habituellement.

La fraction de Fec/n/er varie, chez les personnes normales, entre — et

Pour un éclairage très faible, le sens lumineux de la macula est moins bon que celui des parties environnantes; en fixant un peu à côté, on distingue mieux les objets dont l'éclat ne diffère que peu de celui du fond, par exemple lorsqu'on essaie de distinguer des étoiles très faibles. Suivant certains auteurs, tels que Parinaud, ce phénomène doit être attribué à ce que la fovea ne possède pas la faculté de pouvoir s'adapter à des éclairages très faibles comme le reste de la rétine, et cette différence s'explique parce que la fovea, composée de cônes, ne possède pas de pourpre rétinien, qui est considéré comme l'organe de l'adaptation. Cette hypothèse se trouve confirmée par un autre fait, à savoir que le temps de repos qu'exige l'œil pour atteindre l'adaptation complète est à peu près le même (environ vingt minutes) que celui qui est nécessaire pour la régénération du pourpre. Il est pourtant possible que l'infériorité de la macula soit en partie due à sa pigmentation jaune. Le pigment absorbe une partie des rayons bleus qui, comme nous le verrons, jouent un rôle prépondérant pour la vision à de faibles éclairages.

Le seuil est déplacé vers le haut chez les malades souffrant d'héméralopie. Il semble pourtant que, dans beaucoup de cas, il s'agisse plutôt d'une anomalie de l'adaptation, qui demande bien plus de temps pour se faire que dans l'œil normal. En laissant un héméralope dans l'obscurité, il continue à gagner pendant longtemps. On peut constater l'héméralopie avec le photoptomètre de Foerster ou en examinant l'acuité visuelle pendant qu'on diminue l'éclairage. L'héméralopie est un symptôme constant de la rétinite pigmentaire ; on la rencontre aussi souvent dans les cas de rétino-choroïdite syphilitique, quelquefois dans les cas de décollement de là rétine ou de glaucome. Elle est extrêmement rare dans les cas d'atrophie pure du nerf optique. Dans les cas d'héméralopie idiopathique on ne trouve rien dans le fond de l'œil ; cette maladie est souvent congénitale et héréditaire et, partant, incurable; si, au contraire, la maladie n'existe que depuis peu de temps, son pronostic est bon ; elle a quelquefois un caractère endémique. Il arrive que la partie périphérique du champ visuel est seule affectée ; on constate alors la maladie en exami nant le champ visuel avec un faible éclairage.. ;

LE SENS LUMINEUX

On rencontre quelquefois des cas où la fraction de Fechner est augmentée ; où, par conséquent, les malades ne peuvent distinguer le gris du blanc. Cette affection se rencontre surtout dans le cas d'atrophie du nerf optique et de scotonie central. — Un des premiers cas de ce genre a été observé à la clinique de Hanseil Gritt à Copenhague et décrit par Krenchel. C'était un malade qui se présentait en disant qu'il ne voyait pas assez pour se conduire. A l'ophtalmoscope, les papilles étaient blanchâtres, l'acuité visuelle était normale et le champ visuel n'était qu'un peu rétréci. On était donc très embarrassé pour s'expliquer les plaintes du malade, jusqu'à ce qu'on ait eu l'idée de l'examiner avec le disque de Masson : la fraction de Fechner avait augmenté jusqu'à un dixième. Le malade distinguait parfaitement du noir sur blanc, mais était incapable de distinguer entre des nuances grises, comme elles se présentent par exemple pour le pavage d'une rue : d'où la difficulté qu'il éprouvait pour se conduire.

On rencontre parfois des malades qui prétendent voir mieux lorsque l'éclairage baisse (ni/ctalopie). En examinant l'acuité visuelle, on trouve pourtant qu'elle n'augmente pas lorsqu'on baisse l'éclairage (dans les cas où l'on n'a pas affaire à un phénomène purement optique : c'est ainsi qu'un leucome central devient moins gênant quand la pupille est dilatée). — Mais, en comparant ces personnes avec une personne normale, on remarque qu'en baissant l'éclairage l'acuité de la personne normale baisse plus vite que celle du malade. Si la personne normale a une acuité triple de celle du malade à l'éclairage ordinaire, il peut arriver qu'en baissant l'éclairage tous deux aient la même acuité visuelle. Des personnes souffrant d'un scotome central accusent quelquefois de la nyctalopie pour une raison analogue. Nous avons vu, en effet, que la supériorité de la macula sur le reste de la rétine diminue avec l'éclairage, de sorte qu'à un éclairage très faible la fovea voit moins bien que le reste de la rétine. On conçoit donc qu'un scotome central peut causer relativement moins de gène lorsque l'éclairage est faible.

Rappelons encore la mensuration quantitative du sens lumineux chez les personnes affectées de cataracte. Le malade doit pouvoir reconnaître l'éclairage d'une lampe ordinaire à une distance de 4 à 5 mètres, ou celle d'une bougie à 2 mètres, et il faut que la projection soit bonne, c'est-à-dire que le malade puisse indiquer la direction dans laquelle se trouve la source lumineuse. Si le malade ne satisfait pas à ces conditions, on peut conclure à une affection du fond de l'œil, ce qui oblige à faire un pronostic défavorable.

Bibliographie. — Bouguer (P.). Essai d'optique. Paris, 1729. — Bouguer (P.). Traité d'optique sur la gradation de la lumière. Paris, 1760. — Lambert (J.-H). Pho-

tometria, Augustae Vindelic, 1760. ■ — • Masson. Etudes de photométrie électrique. Ann. de physique et chimie, 1 845, t. XIV, p. 129. — Fœrster. Ueber Hcmeralopic und die Anwendung eines Plwtometers im Gebiete der Ophthalmologie. Breslau, 1 85y. — Fechner. Elemente der Psychophysik. Leipzig, 1860, 2 vol. — Klein. De l'influence de l'éclairage sur l'acuité visuelle. Paris, 187'}. — Krenchel (V.) in Klin. Monatsbl. fur Augenheilk. Février, 1880. — Bjerrum (J.). Undersœgelsen af Synet. (Danois). Copenhague, 189'J.

L'ouvrage de Lambert est de première importance. Une traduction allemande, annotée par Anding, vient de paraître dans W. Ostwald. Die Klassiker der exakten, WisscnscJiaften. Leipzig, 1892.