De la notion de Réel et de Virtuel en Optique géométrique.

( Et la confusion entretenue dans l’enseignement de la discipline)

Avertissement :
Ces propos ne concernent qu’une toute petite partie de l’ Optique Géométrique. Mais quand-même ! Il s’agit de la notion d’image virtuelle telle qu’elle est présentée et que je conteste. Le reste étant bien évidemment correct.

Introduction :
Il règne la plus grande confusion dans les esprits au sujet de la notion d’image virtuelle, 
Certes certains personnes ont flairé une grosse anomalie qui constitue un paradoxe, paradoxe qui devient « normal et naturel » chez d’autres à partir du moment où ils  « admetent » la définition donnée . et c’est cette définition qui pose problème et que je conteste.
Pourtant, certains autres sont carrément sur la voie de l’explication, mais ce n’est pas, à ma connaissance, explicitement exprimé.

Dans les temps reculés :
L’optique est une discipline ancienne qui essayait de comprendre le fonctionnement de la vision, mais ce n’était pas, loin de là, une science. Elle faisait partie des préoccupations philosophiques, sans véritable base expérimentale.
Pour les anciens, deux type de théories existaient:

• Celle qui considérait que c’étaient les yeux (« extramissioninsme ») qui projettent un flux sur les objets, comme pour les toucher; c’est le « cône visuel » qui sort de l’oeil. (Euclide, Ptolémée)
• Celle qui considérait que les objets envoyaient des « simulacres » ou « émanations » (« intramissionnisme ») qui atteignent l’oeil de l’observateur . Ce sont les atomistes comme Épicure. Mais cette théorie n’est que l’inverse de l’autre et ne fait pas intervenir l’anatomie et la physiologie de l’oeil ni la physique.
• Enfin certains comme Empédocle ou Ptolémée, mêlent les deux explications.
• D’autres comme Aristote faisaient intervenir le « diaphane » pour expliquer les couleurs. (2)
  On est rigoureusement dans le raisonnement philosophique et non scientifique.
• Il faudra attendre Alhazen ( Abu Ali al-Hasan ibn al-Hasan ibn al-Haytham 965-1039) pour adopter l’idée que la lumière vient de l’extérieur et que l’oeil est l’organe qui la perçoit et la transmet à notre connaissance par le nerf optique.
  C’est la première démarche scientifique connue en la matière.

A partir de cette dernière vision, on a imaginé la lumière se diffusant à partir d’une source, se propageant en ligne droite, le « rayon lumineux « et portant une information, après réflexion sur un objet physique (matériel) , information, qui dans certaines circonstance, peut former une image sur un support, lui aussi matériel.
On sait depuis qu’une particule matérielle (le photon) peut être représentée dans sa trajectoire par le rayon lumineux , et qu’il est associé à une onde.
D’un autre côté, cette ligne droite (le rayon lumineux) a pu être assimilé à une droite géométrique et connaissant certaines lois simples (lois de la réflexion et de la réfraction) on a pu construire l’ Optique géométrique dont les calculs précis se vérifient dans la pratique de la construction des instruments optiques, même bien avant d’avoir découvert le photon.

De nos jours :
De très nombreuses connaissances sérieuses ont été acquises en optique depuis les « temps reculés », mais la même confusion règne dans les esprits. Cette confusion est due à la tentative de l’ Optique géométrique de vouloir tout expliquer y compris ce qui n’est pas de son domaine. Elle a voulu se passer de l’observateur et s’est accaparée de « l’image virtuelle » quelle prétend expliquer. Elle en est même arrivé à se passer, la-plupart du temps dans ses schémas d’explication, de l’existence de l’oeil et de l’observateur, affirmant , et c’est une erreur grossière, une faute grave, que l’image « virtuelle’ est créée par les dioptres.
Pour ceux qui ont un doute, on leur demande d’admettre (de croire!) que c’est ainsi.
Faute de quoi, ils sont bien souvent recalés !

Les « élucubrations » de l’ Optique géométrique moderne :

Parmi les premières « notion » qui sont transmises , celles qui nous intéressent ici sont basées sur un paradoxe artificiel.

Ce que retiennent les  » bons élèves » c’est qu’il y a en optique DEUX types d’images:

• L’image réelle : on ne peut pas la voir (certains ajoutent directement)
• L’image « virtuelle », on la voit, mais elle n’existe pas (certains ajoutent physiquement)  (3)

Alors, comme ce paradoxe artificiellement créé, pourrait entraîner un refus total, chez ceux qui n’ont pas l’habitude d’ « admettre », sans comprendre, (d’avaler des couleuvres), ce paradoxe a été remplacé par autre chose de plus subtil, mais tout aussi faux: : voici la nouvelle définition officielle ! :

• Une image virtuelle se forme avant la face de sortie d’un instrument d’optique (dans le sens de parcours de la lumière) et ne peut donc pas être visualisée sur un écran.

Cela veut explicitement dire que les instruments d’optique ont la faculté de « former » des images virtuelles (qui rappelons-le, selon une autre définition officielle, n’existent pas ! )

Or nous verrons qu’aucun instrument d’optique n’a cette faculté, contrairement à ce qui est écrit partout, et que c’est l’opérateur (démonstrateur) qui dessine cette image qui n’existe pas.

Une autre version de l’image « virtuelle » ,est la suivante.

« Si l’image formée par un dioptre ou un instrument d’optique, se situe avant le dioptre, celle-ci est virtuelle.
Si l’image se forme après le dioptre ou l’instrument d’optique, celle-ci est réelle.« 

Dans cette version, on a déjà assimilé le fait (erroné) que le dioptre peut former une image virtuelle, si cette formation s’effectue avant la sortie de l’instrument !
Comme si le dioptre imaginait la présence (ou plutôt l’absence) de cette image.
C’est de l’animisme enfantin.
Il y a décidément quelque chose qui ne tourne pas rond dans ce type de raisonnement !!!

La Loi du retour arrière de la lumière.
Érigée en Loi, cette proposition est une véritable lapalissade.
Elle veut simplement dire que les lois de la réflexion et de la réfraction s’exercent quel que soit le sens de propagation de la lumière .
Que la source lumineuse soit en A ou en B , le résultat sera le même A atteindra B et B atteindra A.

Toutefois, il est des cas où le résultat n’est pas symétrique : un diviseur de faisceau produit à partir d’une seule source, deux faisceaux différents en sortie : où est la symétrie du raisonnement ?

Peut-on imaginer qu’une particule ou n’importe quel objet matériel en mouvement, change brutalement de sens ?
Et pourtant, c’est ce qu’on nous fait croire ou  qu’on nous suggère quand on « prolonge dans l’autre sens  » un rayon, pour « former » sur le papier, une image « virtuelle » qui comme il est dit, n’existe pas.

L’erreur de l’ Optique géométrique : le prolongement des rayons.

Je dirais que la Science est merveilleuse, mais on ne rentre pas en elle comme on rentre en religion, il n’est pas question d’admettre mais de comprendre.

Une fois qu’on soi-même prolongé les rayons, en sens inverse de la propagation de la lumière  apparaît  miraculeusement la fameuse image qui n’existe pas.

Peut-être que la « loi » du retour arrière de la lumière les incitent-elle à se le permettre ?

Il me semble donc, qu’il est  démontré ici que l’image « virtuelle » n’est pas formé par l’instrument optique, mais par le dessinateur humain lui-même.

Alors pourquoi s’obstine-t’on depuis des siècles à vouloir dessiner une image qui n’est pas produite par l’instrument, qui n’existe pas physiquement, pas plus que les rayons qui ont été inversés pour l’occasion par le dessinateur ?

La réponse est parce qu’on « croit la voir » et cette réponse mérite explication !

Cette image ne fait pas partie du domaine de la physique, mais de celui du fonctionnement du cerveau, en l’occurrence humain.

A suivre …

(1) Il suffit de lire les très nombreuses questions sur le sujet des images réelles et virtuelles sur les différents forums de discussion, pour voir l’étendue considérable des dégâts!.
(2) http://www.lampe-tem…r/diaphane.html
(3) Comme l’attestent les nombreux ouvrages que j’ai consultés.
(4) Tout serait simple si on pouvait contester (réfuter) des affirmations soit disant sérieuses et scientifiques.

De la notion de Réel et de Virtuel en Optique géométrique.

( Et la confusion entretenue dans l’enseignement de la discipline)

Deuxième partie : 

L’Image Virtuelle est créée par le cerveau.

Nous avons vu que l’image virtuelle ne fait pas partie d’une quelconque propriété des dioptres, lentilles prises ou miroirs et donc d’aucun instrument d’Optique.

Alors, cette image que nous croyons voir derrière le miroir quand nous regardons dedans, d’où vient-elle, qu’est-elle ?

Notre oeil, sans lequel nous ne verrions pas est construit comme un IMAGEUR . C’est à dire que ses deux lentilles que sont la cornée et le cristallin, vont focaliser les rayons divergents ou parallèles provenant d’un objet ou un paysage éclairé et qui sont dirigés vers lui, sur sa rétine pour former une IMAGE bien RÉELLE .

En fait nous ne pouvons voir avec nos yeux, que des images réelles.

Quand aux rayons convergents provenant de l’objet éclairé, ils peuvent former une image sur un support avant l’oeil mais pas sur la rétine puisqu’ils convergent avant elle.

Selon ma vision de l’optique, nous ne pouvons voir que des images réelles, soient formées sur un support avant l’oeil, soit sur la rétine après focalisation par les lentilles de l’oeil.

Fini le paradoxe des images réelles que nous ne pouvons pas voir et des images virtuelles qui n’existent pas et que nous voyons.

Maintenant d’où vient l’image de nous même que nous voyons derrière le miroir?

C’est vraiment très simple et c’est le miroir qui nous donne la réponse.

Voyons voir comment cela est possible.

Nous savons (c’est la physique qui nous l’enseigne), que les couleurs n’existent pas (physiquement), qu’il n’y a que des fréquences ou des longueurs d’onde différentes et que par conséquent, c’est le cerveau qui les fabrique (1), les ajoute, colorise les images provenant des objets .

La physique mesurera uniquement des longueurs d’ondes ou des fréquences, le cerveau, lui, fabriquera du bleu ou du rouge et nous fera croire que l’objet est bleu ou rouge.

Les aires visuelles du cerveau enrichissent donc les images qui se forment réellement sur les rétines, avec des couleurs, mais aussi d’une multitude d’autres informations !

Lié à la couleur, il peut y avoir une notion de froid ou de chaud, mais aussi des informations concernant la distance, le relief, voire des informations affectives liées à la culture. Phobie des araignées ou des serpents, ou attirance vers des objets ou des personnes.
Mais les aires visuelles ne font pas qu’enrichir, elles utilisent des algorithmes qui sélectionnent des zones d’intérêt au détriment d’autres zones qui n’apparaissent pas à la conscience sans un exercice volontaire d’analyse. (Cherchez par exemple le petit personnage caché.) de la même manière un nouveau né apprend à sélectionner des zones significatives qui lui simplifieront la reconnaissance d’un visage.
Ainsi le travail de fabrication de l’image virtuelle qui se superpose aux objets et aux paysages est considérable, très riche, mais aussi riche d’ « erreurs » et de possibilités de déformer la réalité.
Elles enrichissent l’image réelle mais la censure aussi Il est donc indispensable dans le domaine scientifique, mais aussi dans la vie, de bien apprendre à VOIR en remettant sans cesse en doute ce que l’on voit et de ne pas  prendre tout ce qui est vu pour la vérité.
C’est le raisonnement ,  le recoupement et l’expérimentation qui nous feront approcher le plus de la vérité.

Cette nouvelle image enrichie, formée dans le cerveau se superpose , projection mentale, (pas physique, aucun rayon ne sort de l’oeil !) avec l’objet !C’est l’image virtuelle ! (2)

Donc, nous voyons avec notre rétine des images réelles, mais notre conscience « voit » à la place de ces objets, une image virtuelle enrichie.
Notre cerveau et probablement aussi celui d’innombrables animaux, fait cette superposition directe (4) et automatique depuis la nuit des temps.

Je précise qu’il s’agit ici de vision directe, la vision de tous les jours sans autre instrument que nos yeux.

On peut facilement imaginer que chaque fois qu’un dispositif optique dévie l’image initiale pas encore formée de la ligne droite, ou bien en change la taille, le cerveau génétiquement câblé et programmé pour voir droit devant, et à la bonne distance, soit pris en défaut et est sujet à une illusion visuelle (et non pas optique ) . C’est ce phénomène, qui est reproduit inconsciemment par le dessinateur, qui prolonge comme le fait le cerveau, les rayons dans l’autre sens.

Laissons à l’Optique ses propriétés réelles et physiques, les photons à leur trajet, et rendons au cerveau sa capacité de transformer la réalité en un monde virtuel , impalpable, le monde que nous vivons dans notre cerveau et notre corps.

Conclusion générale :

Il existe 2 types d’instruments d’optique: les instruments objectifs et les instruments oculaires 

• Les instruments objectifs (voir l’ étymologie : objet, objectivité etc ) appelés aussi instruments impersonnels, donnent un faisceau convergent qui forme une image RÉELLE sur un support physique (Ecran, capteur, surface sensible)
• Les instruments oculaires ou instruments subjectifs (voir étymologie ) sont calculés pour fonctionner avec l’ oeil , ils tiennent compte des caractéristiques de l’oeil , mais les yeux ne sont pas tous identiques, ce qui fait la subjectivité de l’instrument et de l’observation. Ils forment un faisceau divergent (dans ce cas il faut accommoder) ou parallèle (pas besoin d’accommoder) et forment après passage par les deux lentilles de l’oeil, une image RÉELLE sur la rétine .

Le but des instruments d’optique  quelle que soit leur catégorie, et ils ne peuvent faire que çà  est de former au final une image RÉELLE !

Cette image réelle est ensuite reprise par le cerveau , largement traitée par les aires visuelles, et présentée à la conscience sous forme d’une image VIRTUELLE. Les aires visuelles virtualisent l’image réelle nous avons donc une réalité virtualisée.

Ensuite, dans la vie courante,  nous superposons  cette image virtuellement enrichie,  avec les objets, les paysages les personnages..

Tout instrument optique perturbant le trajet réel de la lumière, trompe les aires visuelles sur la provenance des rayons (et c’est son but!) mais le raisonnement peut nous informer de ce qui constitue une illusion visuelle. Si nous savons qu’un miroir à 45° est sur le trajet de l’image, nous pourrons en conclure que l’objet est sur le côté et non devant nous. Il en est de même pour le grossissement (5) Mais si rien ne nous permet de le savoir, nous nous illusionnons.

Soyons clairs dans notre vision des choses et l’interprétation des mots.
La réalité virtuelle dont on nous rabat les oreilles, cela n’existe pas ( ! ) soit l’image est virtuelle soit réelle, sinon on tombe dans les manipulations mentales du type « vrai faux passeport » ! Si un passeport est faux, c’est vrai et il n’est pas besoin de le dire !

Par contre on peut parler de réalité virtualisée ou de réalité augmentée (en fait modifiée) , c’est ce que font tous les appareils technologiques optiques à la base, mais donc le signal (image réelle) a été modifié par un dispositif physique (comme la matrice de Bayer (ou équivalent) ) ou par des programmes informatiques embarqués qui n’ont pour but d’imiter ce que font nos aires visuelles pour faire plus « vrai » !

La Vie, ne peut qu’utiliser le lois de la physique  se servant, dans le sujet qui nous concerne,  des phénomènes physique réels.
Ensuite, elle peut créer, si elle est assez évoluée, tout un monde Virtuel, dans lequel nous pensons , et qu’il faut savoir différencier du monde réel, physique, celui de l Univers physique et de ces lois.

Laissons le RÉEL à la physique et à l’Optique, et rendons le VIRTUEL à la Vie 

Merci de ne pas tout mélanger.

Amicalement.

(1) Et il est impossible de démontrer que chaque individu, traduit les mêmes fréquences dans les mêmes couleurs !
(2) Nous devrions l’appeler plutôt image mentale.
(3) En ligne droite, droit devant !
(4) les illusions, comme l’image virtuelle, c’est du domaine du cerveau, pas de l’optique physique ou géométrique!
(5) On dit souvent qu’une lunette terrestre rapproche 30 fois alors qu’un microscope grossira 30 fois alors que le principe optique est le même. C’est le cerveau qui interprète l’image reçue sur la rétine.