Chapitre 5

Chapitre 5
Les apparences de la perception visuelle
1. Les illusions géométriques
 1ère expérience :
Observations : ........................................................................
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Quels phénomène est responsable de cette illusion ? ...........................................................................................................
Etude du phénomène :
Le faisceau lumineux frappe la surface vitrée, que constate-t-on ? .......................................................................................
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La surface vitrée agit alors comme quel objet de la vie courante ? .........................................................................................
Quel lien existe-t-il entre angle d’incidence et angle de réflexion ?
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Lors de la vision d’une image à travers un système optique, la lumière
issue de l’objet pénètre dans l’œil après un parcours non rectiligne
mais le cerveau l’interprète comme venant en ligne droite.
Applications :
Miroirs
 2ème expérience :
Observations : ........................................................
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Quels phénomène est responsable de cette illusion ? ...........................................................................................................
rayon incident
normale
i1

Quand la lumière passe d’un milieu transparent à un autre elle subit un changement de direction. Ceci est dû à la
différence de vitesse de propagation de la lumière dans les deux milieux.
Etude du phénomène :
Pour différents angles d’incidence, mesurer la valeur correspondante de l’angle
réfracté :
i1(degré)
0
30
50
70
i2 (degré)
Conclusion :
L’angle de réfraction est ici toujours plus faible que l’angle d’incidence. Le rayon réfracté se
rapproche de la normale. Quand le rayon incident est confondu avec la normale, celui-ci n’est pas dévié : le rayon
réfracté garde alors la même direction que le rayon incident.
 Passage air-verre :
Si i1= 30° alors i2 = ………………….
Passage air-eau :
Si i1= 30° alors i2 = ………………….
Conclusion :
Tous les milieux ne réfracte pas la lumière de la même façon : ils n’ont pas le même indice de réfraction (n). Plus la
lumière est ralentie, plus l’indice de réfraction est grand, plus i2 est petit (se rapproche de la normale).
Ex : i2 (eau)…….. i2(verre) d’où v(eau) …… v(verre) et n(eau)…… n(verre)
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 Retour inverse de la lumière : inverser la position de l’hémycilindre et refaire les mêmes mesures.
i1(degré)
i2 (degré)
0
30
50
70
Que constatez-vous ? ...................................................................................................................................................................
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Si l’angle d’incidence devient trop grand, on a une réflexion totale.
Expérience de la pièce : ( voir chap 2)
Lors de la vision d’une image à travers un système optique, la
lumière issue de l’objet pénètre dans l’œil après un parcours
non rectiligne mais le cerveau l’interprète comme venant en
ligne droite.
Application : les mirages
Au contact de la surface sombre et chaude de la route, l’air se réchauffe et se dilate; la température des
couches d'air augmente quand on se rapproche du sol, par conséquent, la densité de l'air diminue et son indice
de réfraction diminue aussi. Les rayons lumineux subissent donc des réfractions successives en traversant ces
couches d'air proches du sol. Le cerveau interprète les rayons qu’il reçoit comme provenant d’une ligne droite.
rayon incident
normale
i1

2. les illusions liées à la succession temporelle des images
La persistance rétinienne
 1ère expérience :
On observe le clignotement de diodes électroluminescentes.
A partir de quelle fréquence le clignotement n’est-il plus perceptible pour votre oeil ? .........................................................
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Quand la fréquence (nombre de clignotements par seconde) est faible, l’œil est capable de distinguer les
clignotements ; par contre, si la fréquence devient trop grande, on a l’impression d’une lumière continue. Ceci est dû
au phénomène de persistance des impressions lumineuses sur la rétine (qui garde en mémoire la sensation lumineuse
pendant environ 0,1s). On parle de persistance rétinienne.
 2ème expérience :
Lorsque le disque de Newton est mis en rotation suffisamment rapidement, la persistance rétinienne fait que les
couleurs s’additionnent toutes sur notre rétine : on voit le disque blanc.
A quelle fréquence voit-on le disque blanc ? .......................................................................................................................................
Principe du cinéma :
Une bande de film est constituée d’une suite d’images photographiques des sujets en mouvement, prises tous les
1/24 s (0,04 s).
Comment s’explique la continuité des mouvements lors de la projection d’un film ?
Entre deux images consécutives, il s’écoule 1/24 s, durée inférieure à la durée de persistance des impressions
rétiniennes, l’œil du spectateur juxtapose les images et le mouvement lui paraît continu.
Le mouvement apparent
 3ème expérience : stroboscopie d’un mouvement circulaire uniforme (à vitesse constante).
Cas 1 : si entre deux éclairs, la pastille a le temps d’effectuer exactement 1, 2
ou …un nombre entier de tours, celle-ci paraîtra immobile.
Cas 2 : si entre deux éclairs, la pastille a le temps d’effectuer un peu plus que 1,
2, ou …. un nombre entier de tours, celle-ci semblera avoir un mouvement ralenti.
Cas 3 : si entre deux éclairs, la pastille n’a pas le temps d’effectuer un nombre
entier de tours, celle-ci semblera avoir un mouvement à l’envers.

http://pagesperso-orange.fr/therese.eveilleau/pages/delices/cinema/stroboscope.htm
http://www.ac-nice.fr/physique/doc/lycee/1erL/eau1/eaux_naturelles.pps
http://www.saint-genes.com/LyceeGeneral/PagesProfs/Rivet/Premiere/Cours/C104/C104Perception.htm
http://eegalmcblog.over-blog.com/article-2470288.html