VII La relation quantité-durée dans l'excitation lumineuse par radiations monochromatiques - article ; n°1 ; vol.43, pg 231-248

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L'année psychologique - Année 1942 - Volume 43 - Numéro 1 - Pages 231-248
18 pages
Source : Persée ; Ministère de la jeunesse, de l’éducation nationale et de la recherche, Direction de l’enseignement supérieur, Sous-direction des bibliothèques et de la documentation.
Publié le : jeudi 1 janvier 1942
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Y Galifret
Henri Piéron
VII La relation quantité-durée dans l'excitation lumineuse par
radiations monochromatiques
In: L'année psychologique. 1942 vol. 43-44. pp. 231-248.
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Galifret Y, Piéron Henri. VII La relation quantité-durée dans l'excitation lumineuse par radiations monochromatiques. In: L'année
psychologique. 1942 vol. 43-44. pp. 231-248.
doi : 10.3406/psy.1942.7877
http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/psy_0003-5033_1942_num_43_1_7877VII
LA RELATION QUANTITÉ-DURÉE DANS L'EXCITATION LUMINEUSE
PAR RADIATIONS MONOCHROMATIQUES
Par Y. Galifret et H. Piéron
INTRODUCTION
Jusqu'à une certaine limite de temps, difficile à préciser,
mais dont l'ordre de grandeur est celui de la seconde, une aug
mentation de durée dans les stimulations lumineuses permet
d'atteindre le seuil d'excitation efficace avec une intensité
moindre. Toutefois, à partir de quelques millièmes de seconde,
la quantité liminaire — produit de l'intensité par le temps —
augmente avec la durée, contrairement à la loi de constance
admise en photochimie (loi de Bunsen-Roscoe), où elle n'est
d'ailleurs que très ap'proximative.
La relation de la quantité correspondant au seuil de l'exci
tation avec la durée du stimulus est parabolique et s'exprime
par une formule de type H = ain où i représente l'intensité,
i la durée, a une constante et n un exposant inférieur à l1.
La loi, qui s'applique aussi bien à l'excitation lumineuse
d'animaux dépourvus de récepteurs oculaires comme un
Lamellibranche tel 'que la Mye2, qu'à celle de l'appareil visuel
de l'homme, comporte des constantes a et n variables suivant
les organismes et les conditions d'excitation.
La nature de la lumière et la région de la rétine excitée
chez l'homme, ont une influence qui paraît réductible à celle
de l'intervention variable des deux catégories de récepteurs,
les bâtonnets dont la substance photosensible est le pourpre
rétinien, et les cônes, qui possèdent trois substances sensibles,
M caractéristiques différentes d'absorption lumineuse. Dans
1. Cf. H. Piéron. De la loi de variation des quantités liminaires dans
l'excitation sensorielle. C. E. Ac. des Se, t. 181, 1925, p. 818.
2. Cf. H. Les Lois de l'excitabilité lumineuse chez les Lamelli
branches. Bulletin de la Société scientifique d'Arcachon, t. 23, 1926, p. .25. .
232 MÉMOIRES ORIGINAUX
les excitations lumineuses exclusivement fovéales, les cons
tantes de la loi des quantités ont paru à l'un de nous rester
sensiblement les mêmes, quelle que soit la longueur d'onde de
la lumière stimulatrice, bien que des substances photosensibles
différentes puissent entrer en action, tandis que ces constantes
paraissent bien varier lorsqu'interviennent les bâtonnets avec
leur substance propre, le pourpre rétinien1.
La loi des quantités dépend-elle donc davantage des
caractéristiques propres des éléments nerveux excités que de
la nature du processus photochimique initial ? C'est là un
point assez important pour qu'il ait paru nécessaire de
reprendre des recherches systématiques de stimulation fovéale
avec des éclairements monochromatiques susceptibles d'agir
de façon élective sur les systèmes récepteurs fondamentaux,
dont l'absorption maxima correspond à la région rouge, verte,
ou bleue du spectre. Étant donné que, pour toute une série de
processus de la vision des couleurs, il existe effectivement des
constantes différentes (la latence étant plus grande, à niveau
constant de brillance, pour l'apparition de la sensation de bleu
que pour celle du rouge, l'établissement et l'évanouissement
se montrant également plus lents pour le bleu2), il pouvait
paraître vraisemblable que l'on trouverait aussi des constantes
de temps différentes pour les quantités d'excitation, malgré
les résultats négatifs des expériences antérieures. Nous verrons
qu'il n'a rien pu se dégager de net à cet égard et nous aurons à
dégager la leçon de cet échec.
I. — La technique expérimentale
La durée d'exposition des plages lumineuses stimulatrices
est réglée par l'ouverture de la fente du disque tachistos-
copique de Michotte, mû par un moteur électrique à vitesse
constante à raison d'un tour en 2 sec. ; l'ouverture maxima de
la fente étant de 45°, les durées d'exposition peuvent aller
jusqu'à 0,25 sec. L'ouverture minima utilisée, d'un demi-
. degré, permet une exposition de 2,75 msec. Mais il n'a pas été
1. Cf. H. Piéron. Du problème de la loi variable des quantités limi
naires pour les très brèves durées de stimulation lumineuse. Annales de
Physiologie, t. 15, 1939, p. 116.
2. Cf. H. Piéron. Physiologie de la vision. Traité (V Ophtalmologie,
t. II, 1939, p. 661, 668, 673. — La Sensation chromatique. Année Psychol
ogique, t. 32, 1932, p. 1. . GALIFRET ET PIÉRON. RADIATIONS MONOCHROMATIQUES 233
toujours possible d'utiliser cette durée réduite, faute de pou
voir réaliser une brillance suffisante de la plage, le seuil n'étant
pas atteint.
Avec le tachistoscope de Michotte, la plage est vue au
moyen d'un dispositif optique comprenant un prisme à
réflexion totale : le flux provenant de la plage, après traversée
de la fente du disque, est réfléchi à 90°, traverse une glace sans
tain, inclinée à 45°, et sort par une pupille circulaire de 2 mm2.
La glace sans tain permet de réfléchir l'image d'une plage
servant de point de fixation, le flux, obturable au moyen d'un
volet mobile, passant en dehors du disque tachistoscopique et
ne subissant pas, de ce chef, d'occultation.
Entre l'oeil et la fente du disque, il y a une distance de
20 cm. Le point de fixation a été placé à une de
64 cm. de l'œil, la plage l'ayant été, avec un dispositif, à cette
même distance de 64 cm., et avec un autre dispositif à 87 cm.,
l'accommodation étant évitée par emploi d'un verre conver
gent de 1,25 dioptrie.
Comme point de fixation, a été utilisée une ouverture cir
culaire de 1 mm. de diamètre dans un écran opaque recou
vrant un diffuseur éclairé par derrière et recouvert d'un filtre
ne laissant passer que des radiations rouges supérieures à
650 m[x de longueur d'onde.
La plage stimulatrice était un cercle de 2 mm. de diamètre,
dont l'image se trouvait située au-dessous du point de fixation,
à une distance égale à ce diamètre.
Les dimensions de l'image rétinienne étaient, pour la plage,
de 10' 47" environ pour le dispositif le plus proche (64 cm.),
un peu moins de 8' le plus éloigné.
La fixation se faisant sur la base du point rouge, la limite
inférieure de la plage se trouvait à environ 22' ou 16' du
centre fovéal. La stimulation restait donc, dans de bonnes
conditions de fixation, exclusivement fovéale (le diamètre de
la fovéa étant en movenne de 50'1).
1. Au moment de nos expériences, nous n'avions pas connaissance des
données nouvelles relatives à la tritanopie centro-fovéale, redécouverte par
WiJlmer, mais que König avait déjà signalée il y a près d'un demi-siècle.
Les expériences précises de Willmer et Wright ont effectivement montré
que, dans l'étendue d'une plage de 20" bien centrée, l'œil est dichro-
mate, par absence de la composante bleue (Nature, t. 156, 28 juillet 1945,
p. 1 19). Mais cette tritanopie ne paraît pas s'étendre à la fovéa tout entière,
et, dans la région où nous avons opéré, la perception du bleu s'effectue
bien. 234 MÉMOIRES ORIGINAUX
Pour assurer des excitations monochromatiques nous avons
utilisé divers écrans, avec le double souci des exigences contra
dictoires d'une sélectivité sévère et d'une perméabilité lumi
neuse assez grande, permettant une marge suffisante des
stimulations pour atteindre encore le seuil avec de courtes
durées.
Comme écrans rouges, nous avons utilisé, soit un couple
d'écrans Monpillard, L'un rouge (laissant passer une forte
bande verte) et l'autre orangé (interceptant la bande verte),
soit un écran n° 11 des Laboratoires Bernard, à transmission
maxima autour de 658 m;j, (entre 636 et 680), soit enfin et prin
cipalement un écran n° 12 laissant passer toute l'extrémité
spectrale à partir de 670 mpi, le plus sélectif en même temps
que le moins lumineux.
Gomme écrans verts, nous avons, à part quelques essais
avec un écran n° 16 des Laboratoires Bernard, allant du vert
bleu à la limite de l'orangé, employé l'écran n° 5 à maximum
de transmission autour de 555 mjx (entre 538 et 565).
Enfin l'écran bleu utilisé (n° 3 des Laboratoires Bernard)
transmettait au maximum autour de 482 mu, (entre 464 et 512) .
La première série des recherches fut fondée sur l'emploi du
photoptomètre de Polack, avec, comme source, une ampoule
de 16 volts à court filament rectiligne montée sur une batterie
d'accumulateurs avec rhéostat de réglage. Le réglage se fit
au début sur la base de 0,50 amp., puis, pour augmenter la
marge des intensités, de 0,54 et enfin de 0,56. L'inconvénient
du dispositif réside dans l'insuffisante homogénéité du flux
au niveau du diaphragme à œil de chat, en sorte que, pour les
grandes ouvertures, la proportionnalité de la valeur du flux à
l'ouverture n'est plus rigoureuse.
D'autre part, la source la plus lumineuse utilisable ne
permet jamais d'atteindre des brillances suffisantes pour être
perceptibles, avec filtrage chromatique très sélectif, à de
courtes durées de stimulation. Les déterminations en lumière
bleue n'étaient pas possibles avec ce dispositif.
Aussi un dispositif différent a-t-il été finalement utilisé.
Une ampoule à filament de tungstène de 100 watts, réglée
à voltage constant sur le courant alternatif par emploi d'un
Isovolt (intensité réglée à 0,90, puis à 0,98 amp.1), placée dan&
I. Quelques déterminations ont été faites avec du courant continu,
faute de courant alternatif, ce qui ne permettait plus d'employer d' Isovolt.
Le réglage, avec rhéostat, ne permit pas alors de dépasser 0,88 amp. ET PIÉRON. RADIATIONS MONOCHROMATIQUES 235 •GALIFRET
une longue boîte noircie parallélipipédique, en arrière d'un
diffuseur, permettait de donner à ce diffuseur une brillance
variable en fonction de la distance.
La loi de variation en fonction du carré de la distance
n'étant pas exacte en raison de réflexions inévitables, la loi fut
empiriquement établie par des mesures au nitomètre, et gr
aphiquement représentée.
La marge, entre 96 cm. et 6 cm. de distance, allait, en
lumière blanche, de 170 à 8.778 nits pour l'intensité de
0.90 amp. (les brillances, à 0,98 amp. étant 1,54 fois plus
élevées), alors que la marge théorique aurait dû aller seu
lement de 170 à 4.352 nits (de 1 à 162).
Lés déterminations furent faites dans une pièce très fa
iblement éclairée, avec adaptation à ce faible éclairement, le
champ où là plage se trouvait située étant toutefois protégé
par des écrans contre la lumière parasite.
Mais les seuils étant un peu plus élevés dans ces conditions
que dans l'obscurité absolue, il a été procédé à quelques expé
riences dans la pièce rendue complètement obscure pour
augmenter la marge des déterminations vers les temps courts.
L'inconvénient des mesures à obscurité complète réside dans
une instabilité notablement plus grande de la fixation, avec
variabilité accrue des seuils.
:•; IL — Les résultats numériques
Chaque série de déterminations était précédée, et souvent
suivie d'une mesure du seuil de base, en exposition indéfinie.
La valeur de ce seuil fut chaque fois prise comme unité physio
logique, les autres valeurs étant traduites en multiples de cette
unité. Des variations dans le seuil de base peuvent alors se
traduire par des niveaux différents des seuils tachistoscopiques
et par conséquent des quantités liminaires, sans affecter les
courbes de variation de ces quantités en fonction des durées,
ce qui permet d'établir des moyennes correctes avec des
valeurs de niveaux pourtant assez différents (à condition de
n'utiliser que les valeurs correspondantes dans toutes les
.séries). ■
MEMOIRES ORIGINAUX 236
I. — Lumière rouge
A) Sujet G
2 1 3 4 5
(en Durée msec.)
Seuil Seuil Seuil Seuil Seuil ité ité ité ité ité
1,70 425 1,54 385 1,90 475 1,68 420 1,90 475 250 23,6 Quant 33,65 Quant3 249 2,90 241 2,95 244,8 4,24 354 83 41,25 Quant 38,63 Quant 42,5 Quant6,4 6,1 27,5 176 5,90 162 167 10,3 283
13,75 9,2 126,4 8,63 119 8,66 119 17,9 257
11 259
92,4 111 28,6 185 5,5 16,8 20,22 157,3
2,75 113,3 106 116,9
B) Sujet P
L 5 4 Durée
(msec.) Seuil Quantité Seuil Quantité Seuil Quantité Seuil Quantité
250 1,138 284,5 2,83 707,5 l,8é 457 2,22 555
2,138 177,5 5 83 415 4,49 372 4,09 339
27,5 3,793 104,1 11 302,5 11,22 308 10,37 285
7,724 13,75 85,0 17,66 242,8 19,58 269 17,9 246
— — — — 5,5 13,793 75,8 44,1 242,5
— — — — — — 2,75 78,3 215 .

.
.


.

.
ET PIÉRON. RADIATIONS MONOCHROMATIQUES 237 «ALIFRET
II. — Lumière verte
A) Sujet G
1 2 3 4
(msec.) Durée
Seuil Quantité Seuil Quantité Seuil Quantité Quantité Seuil
250 1,2 300 2 500 1,6 400 2,92 730
166 4,44 368 2,5 207,5 5,4 83 2,0 448 — 27,5 10,6 291 4,9 136 15.3 420
— — 19,1 13,75 263 12,8 172,7 24,4 335
8,3
5,5 40,4 202 31,4 176 39 214
— ■ — ■ — — — — 2,75 45,2 134
5 6 7 Durée
(msec.) Seuil Quantité Seuil Quantité Seuil Quantité
1,43 357 2,49 622 2,02 250 505
425 6,58 83 5,13 546
27,5 13,7 375 12,93 356
— 324 20 13,75 23,6 275 — ■ — — — 36,7 8,3 304 — — — — — . — 5,5
— — — - — — — 2,75
Sujet P B)
t 2 J Durée
(msec.) Seuil Quantité Seuil Quantité Seuil Quantité
250 1,534 384 1.27 337,5 2,97 742
2,571 213 83 2,8 232,4 6,0 498
27,5 5,143 141 5,8 169,5 14,08 387
13,75 10,714 147 6.5 89,4 26,93 370
— — — _ 8,3
— — 5,5 30,357 167 13.4 73,7
— — • — — 2,75 22,2 68
i Durée
(msec.) Seuil Quantité Seuil Quantité Seuil Quantité
- 2,27 250 1,83 457 567 2,22 555 . 83 3,65 303 4,72 392
. . 27,5 14,3 393 7,53 207
— 13,75 22 7 312 14,52 200
— — — — 8,3 33,65 279 — . — j — 0,0
— — — — — ■ — — 2,75 •
.
.
.
.
.
.
238 MEMOIRES ORIGINAUX
III. — Lumière bleue
A) Sujet G
L 2 5 4 Durée
(msec.) Seuil Quantité Seuil Quantité Quantité Seuil Seuil Quantité
250 1,83 457 1 .77 444 1,96 490 1,50 375 — — — ^_ — — — 165
— 110 2,40 264 2,32 255 2,20 242
83 '2,62 217 3,16 224 262 2,71 215 2,70 — — 5,70- 55 3,88 213 3,60 198 313
27,5 6,16 169 7,75 214 275 7,77 10,10
— — . — — — — 19,2 19,79 381
— — 13,75 15,83 217 17,85 244 19,6 269
— • — 5,5 36 200 190,5 46 253 34,6
7 5 6 Durée
(msec.) Quantité Seuil Quantité Seuil Quantité Seuil
250 1,89 2,36 588 2,18 545 472
165 2,35 353 3,14 521 2,89 .477
3,87 426 110 2,5 l 276 4,66 512
1 83 2,96 245 5,80 481 4,49 373
5,24 55 4,33 238 8,30 456 288
27,5 9,64 265 532 11,1 306 19,40 — — — — — — 19,2
— — 13,75 31.2 22,2 316 429
— — 5,5 54,5 300 43,11 237
B ) Sujet P
2 4 1 i Durée
(msec.) ' Quantité Seuil Seuil Quantité Seuil Quantité Seuil Quantité
2,1 250 1,56 390 2,8 700 1,82 455 525
— — — — — 166
— 3,1 110 3.5 385 2,15 236,5 341
269 4,6 .83 5,10 423 4,3 357 3,24 382
— — 55 6,0 330 4.31 237 7 385
27,5 10 275 11,3 311 8,96 246 14
13,75 17,14 235,6 24,4 330 25 343 16,7 230
7 5 6 Durée
(msec.) Quantité Seuil Quantité Seuil Quantité Seuil
515 1,71 427,5 250 1,96 490 2,06 — — 3,30 544 2,44 405 166 — — 534 3,70 407 110 4,86
6,82 566 6.6 548 6,29 513 83
8,7 .478 8,08 443 55 10,16 559
444 27,5 18,0 496 12,6 346 16,07
— — 28,9 387 13,75 28,7 395 .
.
.
1
ET PIERON7. RADIATIONS MONOCHROMATIQUES 239' GALIFRET
C) Sujet L
i L 3 4 1 Durée
(msec.) Seuil Quantité Seuil Quantité Seuil Quantité Quantité Seuil
250 2,5 2,9 725 2,77 693 755 625 3,02 — — 165 3,5 578 4,0 660 3,95 652
— 110 5/J 539 550 4,9 5,2 572
83 5,5 457 5,3 440 5,88 488 6,87 570 {
55 7,2 8,1 7,54 396 9,0 495 446 322 415 27,5 8,67 239 14,14 391 15,53 427 11,71
La variabilité dans les déterminations des seuils se montre
grande pour les durées de 250, 83, 27,5 et 13,75 msec.
Elle atteint 19,2 % chez le sujet G, 24,7 % chez le sujet P,
8,3 % seulement (pour les seules déterminations en lumière
bleue) chez le sujet L.
En lumière rouge, la variation moyenne des 2 sujets G
et P est de 22 %, en lumière verte de 26,6 %, et en lumière
bleue de 17,2 %.
Les valeurs moyennes des quantités liminaires sont les
suivantes, en réunissant les déterminations concernant les
deux sujets G et P.
Durée (msec.) Bleu (Get P) Bleu (L) Rouge (G et P) Vert (G et P)-
250 492 700 463 320
165 467 630
110 355,5 554
489 83 363 300 363
55 345 438
27,5 319 345 224 288
— 13,75 307 183 248
. 241
La variation des quantités liminaires en fonction des durées
de stimulation entre 1 et 25 centièmes de seconde est toujours
d'allure parabolique, ce qui, en ordonnées doublement loga
rithmiques, donne des droites exprimables par la formule ::
log it — a + n log t.
Une interpolation empirique satisfaisante est obtenue
avec les valeurs suivantes des constantes :
Bleu (G et P) a = 2,266 n = 0,18
— (L) a = 2,1 16 n = 0,30
Rouge (G et P) a = 1,937 n =
Vert (G et P) a = 2,115 n = 0,25-

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