Histoires de vision.
La vision se fait par des rayons venant de l’objet vers l’œil. De tout corps illuminé par n’importe quelle lumière, part de la lumière dans toutes les directions. Quand l’œil sera placé face à un objet ainsi illuminé il arrivera de la lumière à sa surface extérieure ; or nous avons établi que la lumière a la propriété d’agir sur l’œil. Nous devons en conclure que l’œil ne peut sentir l’objet vu que par l’intermédiaire de la lumière que celui-ci lui envoie. Ibn al-Haytham, Kitāb fi’l Manāzir (Livre de l’optique) 1021.
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L’idée qui nous est familière selon laquelle les rayons lumineux sont émis par une source extérieure, pénètrent dans l’œil et entraînent une réponse de la rétine, laquelle chemine jusqu’au cerveau par la voie du nerf optique, a pris de nombreuses années pour être établie. Une première doctrine de la Grèce antique est celle du « rayon visuel ». Elle postule que le « feu visuel » jaillit de l’œil sous l’effet de la lumière et va au contact des choses pour en éprouver la forme, la couleur ou d’autres propriétés. L’optique géométrique (qui intéresse les astronomes et en particulier Ptolémée) s’inspire de la géométrie Euclidienne et postule que la vision est un cône ou pyramide visuelle qui a pour apex l’oeil et se projette sur le monde. Aristote propose un rôle du « milieu intermédiaire », entre voyant et visible, changeant de qualité lorsque la vison se produit. Il pense que la lumière blanche est pure et homogène et les couleurs naissent d’un rapport (énigmatique) entre clarté et lumière. C’est avec Ibn Al Haytam (ou Alhazen), opticien persan du Xème siècle, qu’un progrès capital dans la compréhension de la propagation et de la perception du rayonnement lumineux est réalisé. Il propose que les rayons lumneux se propagent de l’objet à l’oeil, ce dernier devenant le recepteur de la lumière. Cependant il commet l’erreur de suggérer que c’est le cristallin (et non la rétine) qui reconstitue l’image point par point, avant son transfert, par le nerf optique, jusqu’au « siège de l’âme ». Finalement, en 1605, Johannes Kepler, un astronome, attribue à la rétine son rôle dans la perception visuelle. Les astronomes sont préoccupés par des erreurs de vision, importantes pour l’observation astronomique, et Kepler propose (notamment dans la Dioptrique, 1611) une théorie mathématique de la chambre obscure qu’il étend à l’oeil. L’oeil est devenu instrument d’optique: les rayons lumineux pénètrent par un petit orifice (la pupille), se projettent sous la forme d’une image inversée sur l’écran (la rétine) où se forme une « peinture bidimensionnelle » de l’objet, que l’observateur peut « voir » directement , comme le représente Descartes (dans sa Dioptrique,1637). Descartes suggère ( dans son Traité de l’Homme, 1633) une relation entre les signaux lumineux de l’objet et les « replis internes du cerveau » et trace le circuit de l’arc réflexe (incluant une articulation avec « l’âme » au niveau de la glande pinéale) et la propagation « d’esprits animaux » du cerveau aux muscles par l’intermédiaire de « petits tuyaux nerveux ». Ce Traité de l’Homme est laissé inachevé par peur de l’Inquisition.
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Deux représentations ont longtemps coexisté pour expliquer la vision et persistent encore dans les conceptions spontanées.
– l’extramission : émission de quelque-chose depuis l’œil vers l’objet ;
– l’intromission : réception par l’œil de quelque-chose provenant de l’objet.
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Document général : [0 l’orange.pdf]
Situation initiale : une orange est posée sur le bureau
Consigne 1 : travail strictement individuel (5 minutes) « Pourquoi voyez-vous l’orange ? » Une phrase, un schéma (feuille A4 distribuée). Affichage des schémas.
Commentaires.
La première étape sert généralement à l’expression des idées issues du sens commun. Il s’agit de les mettre à jour, de les expliciter et de les questionner : pour cela la forme du schéma est la plus appropriée dans bien des cas. On obtient par exemple :
On remarque qu’un « agent » de la vision est matérialisé : traits, pointillés, flèches dans un sens ou dans l’autre… Il faut aussi remarquer que ces propositions coïncident bien avec les représentations historiques (intromission et extramission).
Consigne 2 : individuel puis collectif (10 minutes)
Chercher les points communs et les différences des schémas.
Animation tableau avec reprise des propositions.
Consigne 3 : travail individuel puis en groupe (15 minutes)
Textes : lecture individuelle des textes avec repérage des idées principales. Puis en groupe schématisations des propositions de chaque auteur. Document : [textes.pdf].
Consigne 4 : travail individuel puis collectif (15 minutes)
Individuellement compléter les schémas (ci-dessous, distribués à chacun) par des flèches
Animation tableau pour la mise au point.
Consigne 5 : individuel puis collectif suite (5 minutes)
Choix d’une hypothèse et argumentation.
Commentaires.
L’accord est facilement obtenu sur le modèle d’El Haitham. Il est plus difficile de développer l’argumentaire : en l’absence de lumière (mais elle est difficile à réaliser) pas de vision ; si on regarde une source de lumière très vive on a mal aux yeux ; etc…
Consigne 6 : expérimentation en groupe (30 minutes)
Matériel : lampe ; objet (boule blanche) ; cansons noirs ; petit canson blanc (A5)
Chercher un moyen d’éclairer la balle sans déplacer la lampe. Schématiser (feuille A4) et afficher.
Commentaires.
La petite feuille de papier canson blanc permet de diffuser la lumière émise par la lampe vers la balle.
Animation tableau : l’hypothèse d’El Haitham est-elle confirmée ?
Magistral en situation : schéma ci-dessous avec le vocabulaire.
Consigne 7 : formuler par écrit les nouvelles questions.
Commentaires.
Les nouvelles questions obtenues (éventuellement complétées par l’enseignant) correspondent aux différents éléments du schéma ci-dessus.
Qu’est-ce que la lumière ? Comment la source produit-elle la lumière ? Comment l’objet diffuse-t-il la lumière ? Comment fonctionne l’œil ? Comment interprétons-nous ce que nous voyons ? Comment s’expliquent les couleurs ? Etc.
Documents disponibles.
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