L’évolution des idées sur la vision

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Annales corrigées
Classe(s) : 1re ES - 1re L | Thème(s) : La formation des images. La couleur des objets
Type : Partie 1 | Année : 2012 | Académie : Pondichéry
Unit 1 - | Corpus Sujets - 1 Sujet & Corrigé
 
L’évolution des idées sur la vision

Représentation visuelle

Thèmes communs

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Pondichéry • Avril 2012

Représentation visuelle • 8 points

Dès le ve siècle avant J.-C. différentes théories expliquant le phénomène de la vision se sont affrontées. On cherche à dégager comment, au cours du temps, la réflexion et l’expérimentation de chercheurs ont contribué à écarter les idées fausses et à construire progressivement la conception actuelle de la vision.

Document 1

La conception de la vision selon Aristote, philosophe grec (384-322 avant J.-C.)

Dans les Météorologiques, Aristote explique la perception de la couleur d’un objet par l’altération d’une sorte de rayon visuel émis par l’œil, qui perdrait de son intensité au fur et à mesure de son éloignement.

Ainsi, la couleur perçue d’un objet dépendrait de sa distance par rapport à l’œil. Par exemple un objet blanc qu’on éloigne serait touché par un rayon visuel de plus en plus affaibli et apparaîtrait, au fur et à mesure de son éloignement, d’abord rouge, puis vert, et enfin noir.

Document 2

Le mécanisme optique de la vision d’après Alhazen, scientifique et philosophe arabe (965-1036)

« […] les géomètres appellent rayons, les rayons visuels par analogie avec les rayons solaires et les rayons du feu : en effet, les plus anciens d’entre eux considéraient que la vision est au moyen d’un rayon qui sort de l’œil pour aboutir à l’objet vu, le rayon produisant ainsi la vision. […]

Quant à ceux qui considèrent que la vision est produite par le renvoi d’une forme de l’objet vu à l’œil, ils estiment que le rayon est la lumière qui se propage depuis l’objet vu suivant des trajectoires rectilignes se rencontrant au centre de l’œil […] »

« Une trop forte lumière blesse les yeux. La vision ne provient donc pas de l’émission de l’œil vers l’objet, mais de l’inverse. » C’est la déclaration que fait Alhazen […].

Extraits tirés du Discours de la lumière d’Ibn al-Haytham (Alhazen) 
et de Quelques énigmes scientifiques de l’Antiquité à notre temps : 
retour à Delphes par Marcel Nordon.

Document 3

Vers une compréhension du mécanisme de la perception des couleurs

Pour expliquer la perception des couleurs, Thomas Young écrit : « il est à peu près impossible d’attribuer à chaque point de la rétine un nombre infini de particules dont chacune vibrerait à l’unisson avec chaque ondulation possible de la lumière. Il devient donc nécessaire d’en supposer le nombre limité, à trois par exemple… » Il émet donc l’hypothèse de la présence de trois types de récepteurs dans la rétine.

En 1963, les travaux de Marks et d’autres équipes de physiologistes apportent un argument décisif en faveur de la théorie de Young, discutée depuis plus de 150 ans. À l’époque, l’expérimentation sur des cellules de rétine humaine, beaucoup plus petites que celles des poissons, présentait des difficultés techniques qui semblaient insurmontables.

Ils mesurent donc la quantité de lumière absorbée par des cellules visuelles de poissons rouges. Les résultats obtenus sont regroupés dans le graphique ci-dessous.


D’après « Données biochimiques et électrophysiques récentes sur la vision chromatique », L. Cornu, Année psychologique n° 67-2, 1967.

> Montrez que la conception de la vision d’Aristote a été progressivement remise en cause et ne peut plus être soutenue avec les connaissances actuelles.

Votre argumentation s’appuiera sur les documents et sur vos connaissances, et sera illustrée par deux schémas simples présentant les théories opposées décrites par Alhazen.

Interpréter la question

C’est un questionnement ouvert qui demande à mettre face-à-face les idées et théories d’un certain nombre de savants sur la vision des objets et la perception des couleurs. Ceci appelle à mobiliser vos connaissances sur les deux sujets afin de reformuler et compléter les idées présentées.

Comprendre les documents

Les deux premiers documents présentent les idées d’Aristote et d’Alhazen. Le document 3 brosse un portrait des progrès réalisés au cours du temps, sur le mécanisme de la vision et la compréhension des couleurs, à travers les théories de Young et les travaux de Marks. Ceux-ci sont traduits sous la forme d’un document qui présente la quantité de lumière absorbée en fonction de la longueur d’onde par les récepteurs présents dans une rétine de poisson.

Organiser la réponse

  • Vous devez exposer toutes les idées présentées dans les documents : il est donc judicieux de les hiérarchiser et de leur donner un titre. La démarche demandée s’inscrit dans un cadre historique de l’évolution des idées, il semble donc logique de présenter chaque théorie ou fait expérimental dans un ordre chronologique en perspective avec la théorie qui précède. Enfin, vous pouvez conclure par un court résumé qui démontrera votre vision d’ensemble de l’histoire des idées sur la vision.
  • Citer une idée ou une phrase des textes des documents est parfois indispensable mais attention à ne pas paraphraser les idées des savants.
  • Il faut également faire appel à vos connaissances sur les mécanismes de la vision des objets et des couleurs pour pouvoir répondre de façon complète, notamment lorsque vous exploitez le document 3 basé sur les notions relatives à la nature de la lumière, et aux photorécepteurs.
  • N’oubliez pas les deux schémas demandés où vous présenterez l’œil sous son aspect le plus simple vu en cours de physique-chimie.
Corrigé

Les idées sur la vision et la perception des couleurs sont les suivantes.

L’œil émetteur (Aristote)

Dans la conception d’Aristote, les rayons visuels émis par les yeux étaient les agents de la vision. Dans cette conception, la couleur des objets dépendait de la distance que parcouraient les rayons émis par les yeux pour atteindre les objets : blanc lorsque les objets observés étaient proches, noir pour les plus lointains.


L’œil, un récepteur et non un émetteur (Alhazen)

Alhazen rappelle d’abord la position d’Aristote « un rayon qui sort de l’œil pour aboutir à l’objet vu » puis propose une conception totalement opposée. La vision résulte de la pénétration à l’intérieur de l’œil de rayons lumineux émanant de l’objet, rayons qui suivent une trajectoire rectiligne. Il appuie sa conception sur un argument d’observation : une lumière éblouissante « blesse les yeux », donc les rayons lumineux atteignent l’œil. Moins intense, la lumière doit permettre la vision. Selon cette conception toujours valable aujourd’hui, tout objet éclairé émet de la lumière dans toutes les directions. Les yeux situés sur le trajet de rayons lumineux issus de l’objet les captent : ce ne sont pas des émetteurs mais des récepteurs.


La théorie trichromatique (Young)

Depuis Alhazen, on a montré que la rétine est la membrane sensible de l’œil et que c’est la formation d’une image qui la stimule et déclenche la naissance d’un message nerveux. Pour Young, la lumière est constituée d’une infinité de radiations, chacune perçue comme une couleur différente. Existerait-il alors autant de récepteurs (« particules ») dans la rétine que de radiations dans la lumière reçue ? Des récepteurs des radiations violettes, des récepteurs du bleu, du cyan, du vert, du kaki, etc. ? Young estime cela impossible. Puisque le mélange de lumières verte et rouge est vu jaune par exemple (non dit dans le texte), il fait l’hypothèse de trois sortes de récepteurs dans la rétine, chacun présentant un maximum de sensibilité pour une longueur d’onde. La couleur perçue dépendrait alors de l’intensité avec laquelle réagiraient ces différents récepteurs (exemple : récepteurs au vert + récepteurs au rouge stimulés = couleur jaune perçue).

Les expériences de Marks et la validation 
de la théorie trichromatique

Depuis Young, des progrès considérables avaient été faits sur la structure de la rétine avec la découverte des photorécepteurs, les cônes et les bâtonnets. Marks et ses collaborateurs ont utilisé des poissons rouges. On peut supposer que ces derniers ont une vision des couleurs semblable à celle de l’Homme. Marks démontre l’existence dans leur rétine de trois types de photorécepteurs, différant par leur spectre d’absorption : le premier type de photorécepteurs présente un maximum d’absorption pour des longueurs d’onde autour de 460 nanomètres (bleu), le deuxième type de photorécepteurs absorbe surtout les longueurs d’onde voisines de 540 nanomètres (vert), le troisième type absorbe majoritairement autour de 660 nanomètres (orangé, rouge). L’existence de trois types de récepteurs rétiniens différant par leur spectre d’absorption des radiations confortait la théorie trichromatique de Young.

Conclusion

Les idées d’Aristote sur la vision sont basées sur une conception émissive du rôle de l’œil et n’attribuent donc à la lumière que le rôle d’une condition nécessaire sans être agent. La conception d’Alhazen représente une rupture, puisqu’elle inverse la conception d’Aristote. Les études par la suite vont s’inscrire dans le modèle d’Alhazen et le confirmer, l’approfondir, en même temps que progressent les connaissances sur la nature de la lumière. La découverte de trois types de photorécepteurs rétiniens différant par leur spectre d’absorption confirme la théorie de Young et affine ainsi la compréhension du rôle de la rétine de l’œil en tant que capteur des radiations lumineuses émises par les objets.