La prise de vue est médiocre: l'image est inversée, sans relief, mouvante, barbouillée de couleurs changeantes, mouchetée d'aberrations optiques et amputée d'un disque noir en plein coeur. Non, il ne s'agit pas d'une scène filmée par un cinéaste amateur, mais bien de l'image qui se forme au fond de nos yeux. Une matière première de piètre qualité que le cerveau se charge de travailler pour nous donner une vision du monde en trois dimensions, stables et cohérentes. Il remet les scènes à l'endroit, interprète la palette de couleurs, élimine les mouvements qui ne sont dus qu'à l'agitation oculaire, réinvente les contours cachés, supprime la tâche aveugle, cette zone de la rétine dépourvue de cellules visuelles à l'endroit d'où part le nerf optique,... Mais dans cette lourde entreprise, le cerveau en fait parfois trop. Il construit tant et si bien qu'il finit par mettre du sens partout, y compris là où il n'y en a pas. C'est ainsi que naissent les illusions d'optique ou illusions visuelles: des couleurs identiques qui paraissent différentes, des contours qui jaillissent sans avoir été dessinés, des images inertes qui s'animent. « Ces illusions sont connues depuis l'Antiquité. Mais elles ne sont entrées dans les laboratoires de psychologie expérimentale qu'au milieu du XIX siècle. Car ce sont des sondes, des témoins éclatants des mécanismes de la perception visuelle. » (Michel Imbert, fondateur du centre de recherche Cerveau et Cognition à Toulouse)
Ainsi, les illusions d'optique ont, de tout temps, intrigué les hommes. On retrouve leurs présences dans des témoignages anciens : les mirages et le soleil rouge ont étonné les hommes jusqu'à ce que l'on explique leurs fonctionnements. Mais ces illusions, dites « physiques » car dues à des phénomènes d'interaction de la lumière avec le milieu où elle se propage (absorption, diffraction, réfraction...) ont vite laissé place dans l'esprit des hommes aux illusions « psychophysiologiques », dues au fait que la représentation que peut se faire le cerveau ne correspond pas à l'image réelle que l'on regarde. Ces dernières ont permis aux scientifiques qui tentaient de les résoudre de comprendre le cerveau et les mécanismes de la vision chez l'homme, du moins en partie. En effet, la conception du système visuel humain a connu de profonds bouleversements depuis les grecs anciens, qui concevaient l'oeil comme un organe émetteur d'un rayon qui, en entrant en contact avec certains corps nous en offrent la vue. Ce sont ensuite Iln Al Haytham au X siècle, qui considérait l'oeil comme un récepteur des rayons lumineux puis les travaux de Kepler et Descartes, au XVII siècle, qui amenèrent à assimiler Poil à une chambre noire et à considérer la vision comme une simple application de principes optiques, qui ont permis une nouvelle façon d'appréhender le système visuel humain. Depuis ces époques lointaines, l'avancée de la médecine et des sciences a permis d'élargir les connaissances de l'humanité sur ce sens qui concentre près de 70% de nos récepteurs sensoriels. Ces avancées étant parfois dues à la compréhension des illusions visuelles, nous avons décidé de les étudier dans notre TPE, sans être totalement exhaustifs car ces illusions sont une multitude et toutes les étudier n'aurait aucun intérêt. Nous avons ainsi choisi de répondre aux questions suivantes:

Quels sont les mécanismes de vision ?
Comment les mécanismes perfectionnés de la vision peuvent-ils être trompés?

Nous reprendrons ici une démarche expérimentale, c'est-à-dire que nous allons d'abord rappeler le fonctionnement de l’œil, puis tenter d'expliquer ces illusions et pour finir, expliquer le fonctionnement des mirages optique.