La façon dont les animaux voient le monde est une interaction fascinante de la biologie et de la physique. Voici comment les principes de la physique aident à expliquer ceci:
1. Lumière et couleur:
* Spectre électromagnétique: La lumière est une forme de rayonnement électromagnétique, et les animaux ont évolué pour détecter des longueurs d'onde spécifiques de ce spectre. Différentes espèces voient différentes gammes de couleurs, les humains percevant généralement des longueurs d'onde d'environ 400 à 700 nanomètres. Certains animaux, comme les abeilles, peuvent voir une lumière ultraviolette, tandis que les serpents peuvent "voir" le rayonnement infrarouge.
* Réfraction et réflexion: Lorsque la lumière pénètre dans l'œil, elle se plie (réfracte) en raison de changements de densité entre l'air et la cornée. Cette flexion se concentre sur la rétine. La réflexion de la lumière est cruciale pour comprendre les propriétés de surface comme la texture et la brillance.
* diffraction: La nature d'onde de la lumière le fait se pencher autour des obstacles, conduisant à des modèles de diffraction. Ce phénomène aide à expliquer comment les animaux peuvent voir des détails fins et différencier les objets, en particulier à des niveaux de lumière bas.
2. La formation des yeux et de l'image:
* Lens et rétine: L'objectif de l'œil agit comme une lentille convexe, se concentrant sur la rétine. La rétine contient des cellules photorécepteurs (tiges et cônes) qui convertissent la lumière en signaux électriques. La structure de l'œil, y compris la cornée, l'objectif et la rétine, joue un rôle critique dans la concentration de lumière et la formation d'images.
* Hébergement: L'œil peut ajuster sa mise au point pour voir des objets à différentes distances. Ceci est réalisé en modifiant la forme de l'objectif, un processus appelé logement.
* Sensibilité et résolution: Différents animaux ont des sensibilités différentes à l'intensité légère et à la résolution spatiale. Les animaux avec de grands élèves peuvent voir mieux en basse lumière, tandis que ceux avec une densité de cône plus élevée peuvent percevoir plus de détails.
3. Perception visuelle:
* Informations de traitement: Les signaux électriques générés par la rétine sont envoyés au cerveau, où ils sont traités et interprétés. Le cerveau utilise divers algorithmes pour extraire des informations sur la forme, la couleur, le mouvement et la profondeur de l'entrée visuelle.
* Perception de la profondeur: Les animaux utilisent différents indices pour percevoir la profondeur, y compris la vision binoculaire (en utilisant deux yeux), la parallaxe de mouvement (objets se déplaçant à différentes vitesses en fonction de leur distance) et les gradients de texture.
* Adaptation visuelle: Les animaux peuvent s'adapter à l'évolution des conditions de lumière en ajustant la taille des pupilles, en ajustant la sensibilité des cellules photorécepteurs et même en changeant la forme de leurs yeux.
4. Vision spécialisée:
* lumière polarisée: Certains animaux, comme les abeilles et certains poissons, peuvent détecter la polarisation de la lumière, ce qui les aide à naviguer et à trouver de la nourriture.
* Echolocation: Les chauves-souris et les dauphins utilisent l'écholocation, émet des ondes sonores et analysant les échos, pour naviguer et chasser. Ce système est basé sur des ondes sonores mais leur permet efficacement de "voir" leur environnement.
* détection infrarouge: Certains serpents peuvent sentir les rayonnements infrarouges émis par des proies à sang chaud, leur permettant de "voir" dans l'obscurité.
Exemples:
* Hawks: Leurs yeux ont une résolution incroyablement élevée, leur permettant de repérer les proies de grandes distances.
* chats: Leurs yeux sont adaptés pour bien voir en basse lumière, leur permettant de chasser efficacement la nuit.
* abeilles: Ils peuvent voir la lumière ultraviolette, ce qui les aide à trouver des fleurs riches en nectar.
* Octopus: Leurs yeux sont très similaires aux yeux humains, mais leur objectif peut se déplacer indépendamment du reste de l'œil, leur permettant de se concentrer sur différents points dans leur champ de vision.
Comprendre les principes de la physique qui régissent la vision animale est crucial pour apprécier la diversité des systèmes de vision dans la nature et pour le développement de technologies comme les caméras et les outils d'imagerie médicale. C'est un rappel de la puissance de la physique dans la formation du monde qui nous entoure et de la façon dont différentes espèces la perçoivent.
