L’œil fonctionne sur le principe de la réfraction grâce à la cornée et au cristallin.
Les rayons lumineux entrant dans l’œil subissent l’action de la première lentille, la cornée. Celle-ci est convexe et dévie les rayons une première fois. Ces derniers vont subir une seconde déviation lors du passage du cristallin qui est biconvexe. Les rayons lumineux finissent par se couper en un point au niveau de la rétine. Pour les objets proches, une mise au point est réalisée grâce au cristallin. Selon les principes de l’optique classique, l’image d’un point situé au dessus de la ligne de visée vient se former en un endroit au dessous du centre de la rétine, et inversement, pour un point situé plus bas que la ligne de visée.
L’image d un point situé sur le côté droit d’un oeil vient se former dans la partie gauche de la rétine, et inversement pour un point situé à gauche. Les objets donnent donc une image inversée à l’intérieur de l œil dont le cerveau rétablira le sens.
Un point de l’objet se projette sur un point du plan image.
Il faut savoir que le nombre même de nos récepteurs oblige à une compression des images au niveau de leur passage dans le nerf optique. 130 millions de photorécepteurs tapissent le fond de l’oeil mais les neurones chargés de récolter cette information sont cent fois moins nombreux: il y a donc une réduction colossale de la masse des informations. A l’opposé, l’image captée par la fovéa qui correspond exactement a la projection de l’axe du regard est très précise: un seul cône excite directement une seule cellule bipolaire qui à son tour excite une seule cellule ganglionnaire. A mesure que nous nous éloignons de la fovéa, le nombre de photorécepteurs qui convergent vers une cellule bipolaire et le nombre de cellules bipolaires qui convergent vers une cellule ganglionnaire augmente. Ceci explique pourquoi la vision à la périphérie de la rétine est relativement grossière. Cette compression des images est à l’origine d'apparition d’erreurs illustrées par la grille de ninio.
grille de ninio : les disques noirs présents à tous les croisements des lignes sont entourés de cercles blancs mais on ne voit que quelques disques à la fois. En périphérie du champ visuel il y aurait un seuil de contrastes à dépasser pour qu'un signal attire l'attention.
Les photorécepteurs et surtout les bâtonnets, réagissent à la lumière par un mécanisme de blanchiment de leur pigment, la rhodopsine: une molécule du pigment absorbe un photon c’est à dire un grain d’énergie contenu dans la lumière visible, et se transforme alors en un autre compose, un stéréoisomère, la iodopsine, qui absorbe moins la lumière ou qui réagit à des longueurs d’onde différente. Cette iodopsine met ensuite un certain temps à se recomposer et ce phénomène est très lent.
Si vous fixez pendant quelques secondes une image puis que vous fixez une zone blanche, vous verrez apparaître un instant la même image avec cependant les couleurs inversées. Des illusions naissent de la saturation et de la décomposition des récepteurs photosensibles.
images consécutives : cet effet s'appelle l'effet Mc Collough. Les cellules codant la couleurs de la grille d'induction entraîneraient, du fait de la répétition une fatigue des mécanismes neuronaux qui engendreraient à leur tour des erreurs dans le traitement de la couleur. Le blanc est la somme de toutes les couleurs et son traitement demande l'activation de toutes les cellules codant pour la couleur.
La transformation d’une seule molécule du pigment visuel par un photon produit une modification mesurable du potentiel de la membrane cellulaire de récepteur c’est à dire une différence de potentiel due à une différence entre la concentration des ions sodium et potassium de part et d’autre de la membrane de la cellule, ainsi naît l’influx nerveux qui va parcourir le nerf optique jusqu au cerveau.
Un récepteur de la rétine excité par un photon s’hyperpolarise et son retour à un état de dépolarisation n’est pas immédiat. Cette reconstruction dure environ 200 millisecondes temps pendant lequel le récepteur agit comme s’il était excité par un photon alors qu’il ne l’est plus! Ce phénomène est appelé persistance rétinienne et est facilement observable dans la vie courante: il est responsable de la traînée lumineuse que laisse derrière elle une source de lumière qui se déplace dans l’obscurité ou de l’impression de voir le mouvement d’une roue de voiture s’inverser quand elle est animée d’un mouvement rapide.
Le mode de fonctionnement différent entre la fovéa et la périphérie des cellules bipolaires est aussi a l’origine d’illusions. En effet les cellules bipolaires analysent uniquement le contraste entre le centre et la périphérie de leur champ récepteur.
Le cerveau adapte l'information concernant la luminosité d'une zone en fonction des zones voisines ainsi on voit le blanc moins lumineux car il est entouré de plus de blanc que les lignes, donc on le voit légèrement gris. En revanche lorsque l'on regarde fixement une intersection, elle paraît blanche car on fait intervenir les cellules de la fovéa, zone centrale de la rétine, qui, elle, fait beaucoup moins de correction par rapport à l'environnement. la où le regard se pose l'image est saisie à " haute résolutuion" par la fovéa en périphérie l'image se fait à base résolutioncar les photorécépteurs y sont moins nombreux. Des taches illusoires grises apparaissent aux intersections des allées blanches mais disparaissent la où on les fixent : il en résulte un effet de scintillation. Celle-ci résulterais d'une alternance rapide entre une interprétations haute résolution, qui dit gris, et une interprétations à moindre résolution, qui dit blanc
Nous voyons la plupart des objets grâce à la lumière que réfléchissent ces objets qui sont eux mêmes éclairés par le soleil ou par des lampes électriques. Pourtant en dépit des variations d’intensité de ces sources, les objets conservent toujours la même apparence pour notre système visuel et ceci grâce au travail des cellules ganglionnaires. L’aspect noir ou blanc d’un objet ne dépend pas de la quantité absolue de lumière mais de la quantité relative de lumière que celui ci réfléchit par rapport à celle que réfléchissent les objets environnants. Ce raisonnement s’applique également à la perception des couleurs.
