{"id":385,"date":"2012-03-19T12:32:09","date_gmt":"2012-03-19T16:32:09","guid":{"rendered":"http:\/\/antoine.wojdyla.free.fr\/blog\/?p=385"},"modified":"2013-12-07T21:49:38","modified_gmt":"2013-12-07T19:49:38","slug":"un-humain-peut-il-voir-un-photon-unique","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/antoine.wojdyla.fr\/blog\/2012\/03\/19\/un-humain-peut-il-voir-un-photon-unique\/","title":{"rendered":"Un humain peut-il voir un photon unique?"},"content":{"rendered":"

English readers : you can read this page<\/a> to get an answer to the question :<\/em>
\n “Can a Human See a Single Photon?”<\/em><\/p>Nouvelle traduction (version html<\/a>) et une r\u00e9ponse \u00e0 la question :<\/p>\n

Un humain peut-il voir un photon unique?<\/h1>

(traduit depuis cette page<\/a>)<\/p>L’\u0153il humain est tr\u00e8s sensible. Mais somme-nous en mesure de voir un photon unique?\u00a0 La r\u00e9ponse est que les capteurs de la r\u00e9tine peuvent<\/em> r\u00e9agir \u00e0 un seul photon.\u00a0 Cependant, des filtres neuronaux ne permettent \u00e0 un signal d’\u00eatre transmis au cerveau pour d\u00e9clencher une r\u00e9ponse consciente que lorsque au moins neuf d’entre eux arrivent en co\u00efncidence durant une fen\u00eatre temporelle de 100ms.\u00a0 Si nous pouvions voir des photons uniques quelque soit les circonstances, nous serions sujets \u00e0 un “bruit” visuel bien trop important en environnement sombre. Ainsi, ce filtrage est un don, et non une faiblesse.<\/p>Certaines personnes ont affirm\u00e9 qu’il \u00e9tait possible de voir des photons uniques en s’appuyant sur le fait que l’on peut voir les minuscules \u00e9clats de lumi\u00e8re qu’\u00e9mettent, par exemple, certaines substances radioactives.\u00a0 Il s’agit d’une mauvaise interpr\u00e9tation : ces d\u00e9sint\u00e9grations \u00e9mettent en r\u00e9alit\u00e9 un grand nombre de photons.\u00a0 Il n’est pas non plus possible de d\u00e9terminer la sensibilit\u00e9 de l\u2019\u0153il \u00e0 partir de la capacit\u00e9 qu’ont le astronomes amateurs de voir des \u00e9toiles de faible magnitude \u00e0 l\u2019\u0153il nu.\u00a0 Leurs yeux sont limit\u00e9s par la lumi\u00e8re de fond avant que la limite de sensibilit\u00e9 ne soit atteinte.\u00a0 Pour tester la sensibilit\u00e9 visuelle, une exp\u00e9rience plus minutieuse doit \u00eatre conduite.<\/p>La r\u00e9tine, situ\u00e9e \u00e0 l’arri\u00e8re de l’\u0153il humain, poss\u00e8de deux types de r\u00e9cepteurs, appel\u00e9s les c\u00f4nes et b\u00e2tonnets.\u00a0 Les c\u00f4nes sont responsables de la vision des couleurs, mais sont beaucoup moins sensibles que le b\u00e2tonnets dans l’obscurit\u00e9.\u00a0 En pleine lumi\u00e8re, les c\u00f4nes sont actifs et l’ouverture de l’iris est r\u00e9duite.\u00a0 C’est ce qu’on appelle la vision photopique.\u00a0 Lorsque l’on entre dans une pi\u00e8ce sombre, les yeux commencent par s’adapter en ouvrant l’iris, afin de permettre \u00e0 plus de lumi\u00e8re d’entrer.\u00a0 Pendant environ 30 minutes, il y a d’autres adaptations de nature chimique qui rendent les b\u00e2tonnets sensibles \u00e0 des niveaux de lumi\u00e8re 10 000 fois inf\u00e9rieurs \u00e0 ceux des c\u00f4nes.\u00a0 Apr\u00e8s ce laps de temps, nous voyons beaucoup mieux dans l’obscurit\u00e9, mais nous avons alors une tr\u00e8s mauvaise perception des couleurs.\u00a0 C’est ce que l’on appelle la vision scotopique.<\/p>La substance active dans les b\u00e2tonnets est la rhodopsine.\u00a0 Un photon unique peut \u00eatre absorb\u00e9 par une seule de ces prot\u00e9ine, qui change alors de forme et d\u00e9clenche un signal chimique qui est ensuite transmis au nerf optique.\u00a0 La vitamine A ald\u00e9hyde joue \u00e9galement un r\u00f4le essentiel en tant que pigment pour absorber la lumi\u00e8re.\u00a0 Un des sympt\u00f4me d’une carence en vitamine A est d’ailleurs la c\u00e9cit\u00e9 nocturne, due \u00e0 une d\u00e9faillance de la vision scotopique.<\/p>Il est possible de tester notre sensibilit\u00e9 visuelle \u00e0 l’aide d’une tr\u00e8s faible source de lumi\u00e8re au sein d’une pi\u00e8ce sombre.\u00a0 Cette exp\u00e9rience a \u00e9t\u00e9 men\u00e9e avec pour la premi\u00e8re fois avec succ\u00e8s par Hecht, Schlaer et Pirenne en 1942.\u00a0 Ils ont conclu que les b\u00e2tonnets peuvent r\u00e9agir \u00e0 un photon unique en condition de vision scotopique.<\/p>Dans leur exp\u00e9rience, ils ont plong\u00e9s leurs sujets pendant 30 minutes dans la p\u00e9nombre afin qu’ils s’habituent \u00e0 la vision de nuit.\u00a0 Ils ont plac\u00e9 une source contr\u00f4l\u00e9e de lumi\u00e8re 20 degr\u00e9s \u00e0 gauche du point que les sujets fixaient des yeux, de sorte que la lumi\u00e8re atteignent la r\u00e9gion de la r\u00e9tine pourvue de la plus forte concentration en b\u00e2tonnets.\u00a0 La source de lumi\u00e8re \u00e9tait un disque sous-tendant un angle de 10 minutes d’arc et \u00e9mettant un faible flash d’une milliseconde afin d’\u00e9viter un trop grand \u00e9talement spatial ou temporel de la lumi\u00e8re.\u00a0 La longueur d’onde utilis\u00e9e \u00e9tait d’environ 510 nm (vert clair).\u00a0 Les sujets \u00e9tait invit\u00e9s \u00e0 r\u00e9pondre si \u00aboui\u00bb ou \u00abnon\u00bb ils avaient \u00e9t\u00e9 en mesure de d\u00e9cerner le flash.\u00a0 L’intensit\u00e9 lumi\u00e8re fut progressivement r\u00e9duite jusqu’\u00e0 ce que les sujets ne puissent plus que donner une r\u00e9ponse au hasard.<\/p>Ils ont \u00e9tabli qu’il fallait que 90 photons entrent dans l’\u0153il pour obtenir un taux de bonne r\u00e9ponse de 60%.\u00a0 Comme seuls 10% des photons arrivant sur l’\u0153il atteignent finalement la r\u00e9tine, cela signifie qu’environ 9 photons devaient atteindre les r\u00e9cepteurs.\u00a0 Comme les photons \u00e9taient r\u00e9partis sur environ 350 b\u00e2tonnets, les exp\u00e9rimentateurs ont pu conclure statistiquement que les b\u00e2tonnets r\u00e9pondent vraisemblablement \u00e0 photons uniques, m\u00eame si les sujets ne sont pas en mesure de voir de tels photons lorsqu\u2019ils arrivaient de mani\u00e8re trop d\u00e9sordonn\u00e9e.<\/p>En 1979, Baylor, Lamb et Yau ont pu utiliser les b\u00e2tonnets de crapauds plac\u00e9s sur des \u00e9lectrodes pour montrer directement que les b\u00e2tonnets r\u00e9pondent \u00e0 des photons uniques.<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rences<\/h3>

Julie Schnapf, “How Photoreceptors Respond to Light”, Scientific American, April 1987<\/p>S. Hecht, S. Schlaer and M.H. Pirenne, “Energy, Quanta and vision.”\u00a0 Journal of the Optical Society of America, 38, 196-208 (1942)<\/p>D.A. Baylor, T.D. Lamb, K.W. Yau, “Response of retinal rods to single photons.”\u00a0 Journal of Physiology, Lond. 288, 613-634 (1979)<\/p>\n

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Can a Human See a Single Photon?<\/h1>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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