9782215136835 illusion d optique ext

ILLUSIONS D’incroyables illusions d’optique pour s’amuser et apprendre !

Des formes s’animent, d’autres disparaissent, des lignes ondulent, des images changent de couleur…

Mais que se passe-t-il ? Réalise les tests et retrouve toutes les infos scientifiques qui te permettront de comprendre pourquoi tu vois ce que tu vois.

Tests et explications en pas à pas t’aideront ensuite à créer Tes propres figures pour passer maître de l’illusion et impressioner tes amis !

15,95 € France TTC www.fleuruseditions.com

MDS : 592635

Avec des activités et des illusions à réaliser toi-même!

D’optique Gianni A. SarCone and Marie-jo Waeber

ILLUSIONS D’optique Gianni A. SarCone et Marie-jo Waeber

www.fleuruseditions.com

01-05_Optical Illusion.indd Illusion.indd 1 1 01-05_Optical

05/05/2017 12:31 16:33 03/11/2017

1

Auteurs : Gianni A. Sarcone et Marie-Jo Waeber Titre original en langue anglaise : Optical Illusions Traduction : Sophie Lecoq Adaptation et mise en pages : Antartik © QED Publishing, 2017, pour l’édition originale © Fleurus Éditions, 2018, pour l’édition en langue française Dépôt légal : mars 2018 ISBN : 978-2-215-13683-5 MDS : 592635 Imprimé en Chine Loi n°49-956 du 16 juillet 1949 sur les publications destinées à la jeunesse.

Tous droits réservés. Aucune partie de ce livre ne peut être reproduite, stockée ou transmise par quelque moyen électronique, mécanique, de reprographie, d’enregistrement ou autre que ce soit sans l’accord préalable de l’éditeur et des ayants droits.

Tous les mots en gras sont expliqués dans le glossaire page 94.

2

01-05_Optical Illusion.indd 2

SOMMAIRE Voir, c’est croire ?......................................4

La lumière Des grilles scintillantes...............................6 Jouer sur le contraste.................................8 Le canapé fantastique...............................9 Des couleurs déroutantes......................... 10 L’adaptation chromatique......................... 11 Rétablir la couleur.................................. 12 L’effet néon............................................ 13 L’illusion du vitrail................................... 14 La fabrique des couleurs.......................... 15 Les petits canards................................... 16 Un cœur magique.................................. 17 Jouer avec l’assimilation.......................... 18 L’illusion du cartographe.......................... 19

Lignes et espace Jeux de lignes........................................ 20 Les illusions de Poggendorff, la flèche mystère.. 22 Les pailles magiques............................... 23 Le temple romain.................................... 24 Lettres penchées..................................... 25 L’étonnant jeu de cartes de Jastrow ........... 26 Formes en relief...................................... 27 Plus large ou plus haut ?.......................... 28 Un visage trompeur, des angles mystérieux... 29 Cercles et disques, les ellipses de Sarcone... 30 Plus petit ou plus grand ?......................... 31

05/05/2017 16:33

L’illusion hybride..................................... 32 Les tours penchées.................................. 33 Motifs disruptifs...................................... 34 Structures impossibles.............................. 36 Formes impossibles................................. 38 Le verre magique.................................... 40 Jeu des différences................................. 41 Animaux bicéphales............................... 42

Mouvement Flux visuels............................................44 L’eau du robinet...................................... 46 Un cœur qui bat..................................... 47 Le tourbillon........................................... 48 Les dièses flottants.................................. 49 Scintillement.......................................... 50 La belle étoile........................................ 51

Le cerveau Illusion de Pac-Man................................ 52 Contours et 3D....................................... 54 Couleurs et contours................................ 55 Les effets secondaires.............................. 56 Visages floutés....................................... 57 Un lutin malicieux................................... 58 Le chat du Cheshire................................ 59 Les ronds invisibles................................. 60 L’assiette cassée..................................... 61 Stéréogrammes : miracles en 3D............... 62

01-05_Optical Illusion.indd 3

Ateliers Puzzle de « L »....................................... 64 Un verre, s’il vous plaît !........................... 65 Un poisson indécis.................................. 66 Le miroir magique................................... 67 Jeux de perspective................................ 68 Le triangle impossible.............................. 69 Un casse-tête majuscule........................... 70 Deviens un super-héros !.......................... 71 Du cercle au carré.................................. 72 Projette des hologrammes !...................... 74 Spirale hypnotique.................................. 75 La bonne direction.................................. 76 Clair ou foncé ?...................................... 77 Illusion d’empreinte................................. 78 Apprends à léviter !................................ 79 Photographie une lévitation !.................... 80 Fabrique un dé magique !........................ 81 En mouvement........................................ 82 Les dauphins.......................................... 83 Une structure imprévisible........................ 84 La main trouée....................................... 85 Jeu de géométrie.................................... 86 Triangle impossible................................. 87 Les éléphants polypodes.......................... 88 Les escaliers impossibles.......................... 89 Modèles ............................................... 90 Réponses .............................................. 93 Glossaire .............................................. 94 Index.................................................... 96

05/05/2017 16:33

3

VOIR, C’EST CROIRE ?

Tu es certain de pouvoir te fier à ce que tu vois ? Tu vas découvrir dans cet ouvrage d’étonnantes illusions d’optique qui joueront des tours à tes yeux et à ton cerveau ! Dans le dernier chapitre, tu pourras créer tes propres illusions grâce à des modèles faciles à réaliser.

La vue À l’avant de ta tête se trouvent deux billes gélatineuses tournées vers l’extérieur : ce sont tes yeux ! Les rayons de lumière qui pénètrent ton œil traversent d’abord la cornée, puis passent par le petit trou qui s’appelle la pupille. Le cristallin les traite à son tour pour qu’ils soient les plus nets possible avant d’atteindre la rétine. Lorsque la lumière entre en contact avec cette paroi intérieure de l’œil, elle stimule des millions de cellules photosensibles appelées photorécepteurs. Ces derniers envoient des signaux nerveux électriques le long du nerf optique. Leur voyage prend fin à l’arrière du cerveau, dans une zone appelée « cortex visuel ».

Sans contexte…

Rétine

Cornée

Pupille

Dans deux contextes différents…

Cristallin

Nerf optique

Globe oculaire

Cortex visuel

Cerveau

Le contexte

… les deux ronds sont identiques.

4

01-05_Optical Illusion.indd 4

… ces mêmes ronds paraissent différents.

Le fonctionnement de la vue est très perfectionné, mais ton œil peut être trompé : il peut voir des choses qui n’existent pas ou les percevoir de manière erronée. C’est ce qu’on appelle les illusions d’optique.

La plupart s’expliquent par le fait que nous ne voyons pas chaque chose de manière isolée, mais dans son contexte, c’est-à-dire entourée d’autres éléments qui influencent notre perception.

05/05/2017 16:33

Illusions d ’optique

5

Jouer des tours au cerveau Tu veux surprendre tes amis et tes parents ? En jouant sur les couleurs, les tons, les formes et l’angle de vue de l’assistance, tu peux réaliser de nombreuses illusions d’optique et semer le doute : qu’est-ce qui est vrai ? qu’est-ce qui ne l’est pas ?

De quelle couleur sont les yeux du chat ?

Rends-toi page 11 pour le savoir.

Aperçois-tu un triangle entre les cercles ?

Rends-toi page 52 pour comprendre pourquoi !

01-05_Optical Illusion.indd 5

Rends-toi page 26 pour découvrir quel jeu de cartes occupe le plus de place.

Page 48, tu découvriras pourquoi ce dessin semble en mouvement.

10/05/2017 17:39

5

LA LUMIÈRE Sais-tu quel est le point commun entre une minuscule fourmi et une immense planète ? Elles projettent toutes deux de l’ombre ! La lumière avance en ligne droite, donc si un objet se trouve sur son chemin, cela crée une zone sombre, une ombre, juste derrière cet objet, quelle que soit sa taille.

Tes yeux et ton cerveau s’appuient sur les contrastes entre l’ombre et la lumière pour déterminer la forme des choses. Ta capacité à voir en 3D des objets en 2D dépend donc des rapports entre ces deux variables.

Lorsque tu observes un objet dont deux zones sont éclairées différemment, ton œil accentue le contraste pour mieux le percevoir. Ce phénomène porte le nom d’inhibition latérale. Cela fonctionne très bien, mais peut produire de nombreuses illusions d’optique.

Des grilles scintillantes

Observe attentivement ces quatre grilles.

Vois-tu apparaître des taches grises aux points d’intersection des lignes ?

Tu constateras que des taches grises sont à peine perceptibles sur la grille D, et presque inexistantes sur la A. On les voit davantage sur la grille B, et très bien sur la grille C.

?

Comment est-ce possible ?

C’est le contraste entre les lignes blanches et les zones noires qui déclenche un effet d’inhibition latérale. Les signaux des photorécepteurs entrent alors en conflit et créent cette impression de taches sombres là où se croisent les lignes droites, verticales et horizontales.

6

06-19_Optical Illusion_Chapter 1.indd 6

10/05/2017 17:40

A

B

C

D

06-19_Optical Illusion_Chapter 1.indd 7

05/05/2017 16:35

7

8

LUMIÈRE

Jouer sur le contraste

Observe ce cube et son reflet. Lequel des deux a les faces les plus sombres ?

8

06-19_Optical Illusion_Chapter 1.indd 8

Les faces des deux cubes sont en réalité exactement de la même couleur.

?

Comment est-ce possible ?

Cet effet d’optique porte le nom de « contraste simultané de luminosité ». Entourée de tons sombres, une couleur paraît toujours plus claire, et plus foncée si elle est entourée de couleurs claires. L’arrière-plan du reflet, plus sombre, donne l’illusion que le cube de droite est plus clair que celui de gauche, qui est dessiné sur un fond plus clair.

05/05/2017 16:35

Illusions d ’optique

9

Le canapé fantastique

B

C

A

Quelle rayure est exactement de la même couleur que la A : la B ou la C ?

Pour le vérifier par toi-même, décalque le modèle de la page 91, puis découpe les fentes selon les indications. Place enfin le calque sur l’image du canapé.

Tu trouveras la bonne réponse !

06-19_Optical Illusion_Chapter 1.indd 9

Les rayures A et C sont exactement de la même couleur.

?

Comment est-ce possible ?

Comme pour l’illusion de la page 8, l’effet est dû au contraste simultané de luminosité.

Les tons qui l’entourent influencent la clarté apparente d’une couleur.

05/05/2017 16:35

9

10

LUMIÈRE

Des couleurs déroutantes Les couleurs ne sont pas aussi bien définies que ce que tu pourrais croire.

Tu ne les perçois pas de la même manière que ton voisin !

Ton cerveau peut interpréter les couleurs de façon surprenante. Tu ne verras jamais les couleurs pures, car elles sont toujours légèrement modifiées par celles qui l’entourent. Suivant le contexte, des couleurs identiques peuvent paraître différentes, et vice versa.

Peux-tu dire de quelle couleur sont les rayures claires placées entre les rayures colorées ?

Qu’arrive-t-il aux rayures claires en présence de couleurs différentes ?

Toutes les rayures claires sur l’image sont du même gris que sur le modèle témoin.

Incroyable, n’est-ce pas ?

?

Comment est-ce possible ?

Cette expérience montre les effets de l’assimilation des couleurs (voir page 18). Par exemple, les rayures grises placées entre les rayures bleues tendent vers le bleu.

Placées entre des rayures de deux couleurs différentes (comme dans la colonne de droite), elles semblent former un dégradé de gris.

10

06-19_Optical Illusion_Chapter 1.indd 10

10/05/2017 17:40

Illusions d ’optique

11

L’adaptation chromatique

?

Comment est-ce possible ?

De quelle couleur sont les yeux du chat ?

L’œil de droite paraît coloré en vert à cause du violet qui l’entoure. Si tu regardes la même photo sans la partie violette (voir page 93), tu constateras que l’œil de droite est gris. Avec le phénomène d’adaptation chromatique, le violet désensibilise le cerveau à cette zone de l’image : une partie du violet est soustraite de l’œil gris, ce qui le fait apparaître vert.

Vérifie ta réponse page 93.

06-19_Optical Illusion_Chapter 1.indd 11

10/05/2017 17:40

11

GLOSSAIRE Ambigramme Image ou mot pouvant se lire dans plusieurs sens.

Par exemple, un mot écrit de façon à pouvoir être lu à l’endroit et à l’envers.

Anamorphose Image distordue qui reprend sa forme normale lorsqu’on la regarde sous un angle particulier.

Assimilation des couleurs Lorsque les zones colorées d’un motif sont très petites, il peut se produire l’effet inverse du contraste : les couleurs peuvent se confondre.

Un motif gris, petit ou fin, peut par exemple paraître bleuté s’il se trouve sur un fond bleu.

Contour Bord visible d’un objet.

Contraste de couleurs Modification apparente d’une couleur lorsqu’elle est placée à côté d’autres. Par exemple, une couleur peut sembler plus vive si elle se trouve sur un fond de sa couleur complémentaire, paraître plus claire sur un fond sombre, ou plus sombre sur un fond clair.

Converger Lorsque deux éléments, ou plus, se dirigent l’un vers l’autre.

Couleurs complémentaires Couleurs diamétralement opposées sur le cercle chromatique, comme le rouge et le vert, ou le bleu et l’orange. L’une à côté de l’autre, ces couleurs peuvent sembler, par un effet d’optique, éclatantes.

Désensibiliser Réduire l’effet de quelque chose, par exemple d’une lumière vive ou d’une couleur.

Diverger Lorsque deux éléments, ou plus, s’éloignent dans différentes directions.

Effet secondaire Illusion produite lorsque tes sens sont exposés à un stimulus pendant un petit moment. Les effets secondaires de couleur sont habituellement appelés « images résiduelles » (voir ci-dessous). Cela peut aussi être une impression de mouvement, lorsque tu fixes un objet qui bouge, puis que tu portes ton regard sur un objet statique.

Figure ambiguë Image qui peut être interprétée de différentes manières.

Illusion de contour Effet de contour sur un objet, obtenu grâce à la présence de formes incomplètes.

Image résiduelle Image qui se forme lorsque tu fixes un objet aux couleurs vives pendant un petit moment. Les couleurs vives désensibilisent une partie de ta rétine à l’arrière de ton œil. Si tu bouges ton regard ou que tu le portes sur un support neutre, par exemple une page blanche, tu verras l’image apparaître en transparence, mais dans des couleurs différentes.

Inhibition latérale Phénomène qui se produit lorsqu’un photorécepteur stimulé par de la lumière bloque ou limite l’activité des photorécepteurs situés autour de lui.

94

94-96_Optical Illusion.indd 94

05/05/2017 16:44

Illusions d ’optique

95

L’inhibition latérale renforce la perception des zones de contraste et, par conséquent, les contours des objets.

Motifs disruptifs Motifs complexes destinés à rompre avec la forme d’un objet. Ces motifs peuvent dissimuler un objet en arrière-plan, comme la tenue de camouflage d’un soldat, ou être particulièrement saisissants pour perturber celui qui regarde, comme les rayures éclatantes du zèbre.

Perspective Principe selon lequel plus les objets sont loin, plus ils paraissent petits. La perspective se détermine d’après l’horizon (ou la hauteur des yeux), et des points de fuite.

Photorécepteurs Cellules photosensibles des rétines à l’arrière des yeux. Les photorécepteurs sont stimulés lorsque des rayons de lumière viennent se poser sur eux.

Ils envoient alors des signaux au cerveau, qui les transforme pour en faire les images que tu vois.

Point de fuite Point imaginaire sur l’horizon vers lequel les lignes de perspective des bâtiments (ou d’autres éléments) convergent. À mesure qu’ils se rapprochent d’un point de fuite, les objets semblent rapetisser, jusqu’à disparaître complètement.

Réfraction Changement de direction d’un rayon lumineux lorsqu’il passe d’un élément transparent à un autre, par exemple de l’air à l’eau.

Résolution spatiale Netteté d’une image. Les images imprimées, à la télévision ou sur ordinateur sont composées de petits points appelés « pixels ». Plus elle compte de pixels par unité de mesure, plus la résolution est élevée, et plus l’image est nette.

Rétine Fine couche à l’arrière de l’œil qui recouvre presque

94-96_Optical Illusion.indd 95

les trois quarts du globe oculaire. Elle contient des millions de capteurs photosensibles.

Saccades Mouvements soudains que font tes yeux lorsque tu regardes quelque chose. Ces mouvements sont très rapides et aléatoires ; tu ne peux pas les contrôler.

Structures et formes impossibles Éléments que l’on peut dessiner, mais qui ne peuvent exister tels quels dans la réalité.

Tache aveugle Partie de la rétine où le nerf optique quitte le globe oculaire. Comme cette zone est dépourvue de photorécepteurs, cela crée une petite zone aveugle.

En général, ton cerveau comble si bien cette zone que tu ne remarques rien.

Topologue Personne qui étudie la manière dont les objets se comportent lorsqu’on les distord.

Vision centrale Partie de ta vision liée aux photorécepteurs situés au centre de ta rétine. Ceux-ci sont stimulés lorsque tu regardes quelque chose de face.

Vision périphérique Périmètre de ta vision et de tout ce que tu peux voir du coin de l’œil.

05/05/2017 16:44

95

ILLUSIONS D’incroyables illusions d’optique pour s’amuser et apprendre !

Des formes s’animent, d’autres disparaissent, des lignes ondulent, des images changent de couleur…

Mais que se passe-t-il ? Réalise les tests et retrouve toutes les infos scientifiques qui te permettront de comprendre pourquoi tu vois ce que tu vois.

Activités pratiques et explications en pas à pas t’aideront ensuite à créer Tes propres figures pour passer maître de l’illusion et impressionner tes amis !

MDS : 592635

15,95 € France TTC www.fleuruseditions.com

Avec des activités et des illusions à réaliser toi-même!

D’optique Gianni A. SarCone et Marie-jo Waeber