Nous disposons sur notre rétine de deux types de capteurs sensibles à la lumière, les cônes et les bâtonnets. Dans des conditions de lumière habituelles (lumière du jour, éclairage intérieur), les cônes sont actifs alors que les bâtonnets sont saturés, c’est-à-dire que leur réponse est la même quelle que soit l’intensité de la lumière qu’ils détectent. Quand la luminosité devient très faible (plus faible qu’un clair de Lune), les bâtonnets sont actifs, alors que les cônes ne le sont pas. On distingue pour cette raison trois domaines différents pour la vision : la vision scotopique où nous utilisons nos bâtonnets seuls, la vision photopique où nous utilisons nos cônes seuls, et un domaine intermédiaire dit vision mésopique où les cônes et les bâtonnets sont actifs. Nous vous proposons dans cette page de vous mettre dans la quasi-obscurité pour explorer quelques particularités de la vision scotopique, domaine avec lequel nous sommes peu familiers.

• Une pièce dans laquelle vous pouvez faire une obscurité quasi-totale (vous ne laisserez entrer qu’un tout petit peu de lumière du jour). La difficulté : il faut très peu de lumière, mais il en faut quand même un peu ! Vos conditions de quasi-obscurité seront bonnes si, venant d’une zone normalement éclairée, vous ne voyez rien pendant plusieurs minutes et si vous commencez à distinguer quelque chose après au plus 10 minutes.
• Une feuille blanche sur laquelle vous aurez reproduit plusieurs fois à l’encre noire (et avec un trait épais) une même lettre, comme montré sur l’image ci-contre. Choisissez une taille d’environ 5 mm pour chaque lettre.
• Une collection d’objets qui ne se distinguent que par leur couleur (feutres, bâtons de pastels, etc.). Ces objets doivent être suffisamment grands pour pouvoir être distingués dans la quasi-obscurité.
• De la patience : il faut attendre une vingtaine de minutes avant de pouvoir faire les expériences. Hyperactifs, s’abstenir !
  

Passage de la lumière à l' « obscurité ».

Si nous restons comme aveugles pendant de longues minutes en passant brutalement de la lumière à l’ « obscurité », c’est en raison de l’adaptation particulièrement longue de notre système visuel à la baisse d’intensité lumineuse. Le passage de la vision photopique (cônes actifs, bâtonnets saturés) à la vision scotopique (cônes inactifs, bâtonnets actifs) s’opère en deux temps (voir la courbe typique ci-contre) : les cônes retrouvent leur sensibilité maximale après environ 5 minutes, mais si l’intensité lumineuse est trop faible, ça ne leur suffit pas pour « voir » quelque chose. Les bâtonnets quant à eux, qui étaient saturés dans des conditions de lumière normale, ne retrouvent leur sensibilité maximale qu’après plusieurs dizaine de minutes en raison d’une régénération plus lente de leur pigment. L’adaptation de l’obscurité à la lumière est en revanche beaucoup plus rapide.

Le rouge n’est plus « visible » dans la quasi-obscurité.

Le classement de nos feutres réalisé dans la quasi-obscurité est très différent d’un classement de clarté qui aurait été fait à la lumière du jour (voir les images précédentes des feutres et des pastels en nuances de gris) ! Pour comprendre cette différence, il faut regarder la courbe dite d’efficacité spectrale lumineuse, qui mesure le rapport entre l’éclat apparent pour l’œil et l’intensité lumineuse rayonnée par une couleur lumière pure, en fonction de sa longueur d’onde. Cette courbe est reproduite ici pour les visions photopique et scotopique. On peut voir qu’en vision scotopique, la courbe est décalée vers les courtes longueurs d’onde : son maximum est centré sur environ 500 nm (couleur vert-bleu) contre 550 nm (couleur vert-jaune) en vision photopique. En vision scotopique, la sensibilité est ainsi renforcée dans les zones violet, bleu et cyan du spectre, mais considérablement réduite dans les zones jaune, orange et rouge (on ne verra rien dans la quasi-obscurité au-delà de 600 nm). Les objets qui renvoient essentiellement la composante rouge du spectre et absorbent le reste (feutres orange, marron et rouge) sont ainsi anormalement sombres. Au contraire, les feutres qui renvoient une quantité importante de violet et de bleu (longueurs d’ondes en dessous de 500 nm) et absorbent le reste paraissent plus clairs (cas des feutres violets et bleus). Rappelons que le simple fait d’être plus ou moins sensible à une couleur spectrale (une longueur d’onde) ne permet pas de différencier les couleurs : il faut pour cela disposer de plusieurs types de capteurs dont la réponse spectrale est différente, ce qui est le cas des cônes. Un capteur unique (le bâtonnet) dont la sensibilité varie avec la longueur d'onde donnera une image en niveau de gris plus ou moins foncés selon la luminosité des objets mais aussi leur couleur.

C’est une conséquence de l’inégale répartition des cônes et des bâtonnets sur la rétine : les bâtonnets sont absents dans la fovéa, partie centrale de la rétine, là où tombe la lumière des objets dans l’axe de notre regard, et présentent un maximum de densité à environ 20° de la fovéa (hors tache aveugle qui est l’endroit où arrive le nerf optique).

À l’inverse, les cônes sont beaucoup plus nombreux dans la fovéa que dans la zone périphérique, même si leur densité reste à un niveau non négligeable loin de la fovéa (environ 4000 par mm²). En vision photopique, notre vision périphérique est d’ailleurs plus performante que nous croyons : nous pouvons reconnaître des lettres (à condition qu’elles soient isolées) et nous percevons les couleurs même très loin de la fovéa. Vous pouvez faire un test avec des feutres colorés : regardez un point fixe devant vous, approchez un feutre sur le côté et notez à partir de quand vous pouvez identifier sa couleur.