La physique des illusions d`optiques

La
physique des illusions d’optiques
Etudiants :
Sonia ANDRE Noémie CHAMPEAUX
Julie FLOCH-BRENAUD Stéphane GINIER
Marie LE LONQUER Clément RAPATEL
Projet de Physique P6-3
STPI/P6-3/2010 – 05
Enseignant-responsable du projet :
David HONORE

2

INSTITUT NATIONAL DES SCIENCES APPLIQUEES DE ROUEN
Département Sciences et Techniques Pour l’Ingénieur
BP 8 – place Emile Blondel - 76131 Mont-Saint-Aignan - tél : [phone] - fax : [phone]
Date de remise du rapport : 18/06/10
Référence du projet : STPI/P6-3/2010 – 05
Intitulé du projet : La physique des illusions d’optique
Type de projet : recherches bibliographiques essentiellement.
Quelques expériences pour illustrer le contenu théorique.
Objectifs du projet : L’objectif principal de notre projet de P6-3 est de pouvoir expliquer
des phénomènes optiques ou illusions d’optiques que nous observons pour certains
au quotidien. Le but est de réussir à définir ce qu’est une illusion d’optique et à
pouvoir les répertorier et les classer selon le phénomène optique qu’elles utilisent.
Si existant, n° cahier de laboratoire associé :A30230

Table des matières
Introduction ................................................................................................................................. 6
1. La physiologie de la vision.................................................................................................. 8
1.1. Le système œil-cerveau .............................................................................................. 8
1.1.1. L’œil ...................................................................................................................... 8
1.1.2. Le message visuel de l’œil au cerveau ................................................................ 9
1.1.3. Le parcours œil cerveau .................................................................................... 10
1.2. Les illusions d'optique................................................................................................ 10
1.2.1. La persistance rétinienne ................................................................................... 10
1.2.2. Le phénomène de complétion ............................................................................ 11
1.3. La vision des couleurs ............................................................................................... 12
2. Addition/soustraction de la couleur, interférences, polarisation et birefringence ............ 12
2.1. Illusions liées à l’addition et la soustraction de la couleur. ....................................... 12
2.1.1. Synthèse des couleurs ....................................................................................... 13
2.1.2. Mécanisme des couleurs ................................................................................... 14
2.1.3. Pourquoi le ciel est-il bleu? ................................................................................ 14
2.2. llusions liées aux interférences – Le moiré. .............................................................. 16
2.3. La polarisation de la lumière ..................................................................................... 18
2.3.1. Qu'est-ce que la lumière ? ................................................................................. 18
2.3.2. La lumière naturelle n'est pas polarisée : .......................................................... 19
2.3.3. Définition et interprétation théorique du phénomène de polarisation ............... 19
2.3.4. Influence d'un polariseur et d'un analyseur sur un faisceau de lumière naturelle
20
2.4. La biréfringence ......................................................................................................... 20
2.4.1. Images obtenues avec un cristal biréfringent : .................................................. 20
2.4.2. Définition de la biréfringence ............................................................................. 20
2.4.3. Interprétation théorique : .................................................................................... 21
2.4.4. Les couleurs de la biréfringence provoquée :.................................................... 22
2.4.5. Microscope polarisant : ...................................................................................... 22
3. Constuctions d’images ..................................................................................................... 23
3.1. Les mirages ............................................................................................................... 23
3.1.1. Principes ............................................................................................................. 23
3.1.2. Le mirage inférieur ............................................................................................. 24
3.1.3. Le mirage supérieur ........................................................................................... 25
3.1.4. La fata morgana ................................................................................................. 25
3.2. La stéréoscopie et l'autostéréoscopie ....................................................................... 26

5
3.2.1. Les anaglyphes .................................................................................................. 26
3.2.2. La polarisation .................................................................................................... 26
3.2.3. Les lunettes à obturation LC .............................................................................. 27
3.3. L'autostéréoscopie ..................................................................................................... 27
3.4. Expérience sur une image autostéréoscopique ........................................................ 29
3.5. La réalité augmentée ................................................................................................. 29
3.5.1. Définition ............................................................................................................. 29
3.5.2. Principe ............................................................................................................... 30
3.5.3. Applications ........................................................................................................ 30
4. Conclusions et perspectives ............................................................................................. 32
5. bibliographie...................................................................................................................... 33
5.1. Livres ......................................................................................................................... 33
5.2. Magazines.................................................................................................................. 33
5.3. Sites Internet : ............................................................................................................ 33
6. Annexes ............................................................................................................................ 35
6.1. Annexe 1 .................................................................................................................... 35
6.2. Annexe 2 .................................................................................................................... 36
6.3. Annexe 3 : Mécanisme des couleurs. ....................................................................... 37
6.4. Annexe 4 : synthèse des couleurs-additive. ............................................................. 39
6.5. Annexe 5 : « Le bleu du ciel ». .................................................................................. 40
6.6. Annexe 6 : «Les couleurs du soleil couchant ». ....................................................... 41
6.7. Annexe 7 : «Le moiré ». ............................................................................................ 44
6.8. Annexe 8: les couleurs de la biréfringence ............................................................... 46
6.9. Annexe 9 : expériences ............................................................................................. 47