Plongée Arc-en-Ciel
Activateur de sourires

Categories

Accueil > Autour de PAEC > Informations pratiques > Voir sous l’eau

18 février 2008
Association PAEC

Voir sous l’eau

L’œil humain est adapté à recevoir les images
du milieu aérien. Dès que nous pénétrons sous
l’eau sans masque, la vision devient floue.
C’est la conséquence de phénomènes
optiques.

Dans le vide absolu, la lumière se propage en
ligne droite à la vitesse de 300 000 km/s. On
l’appelle célérité (c). Dans un milieu plus
dense, cette vitesse (v) est moins grande.

Chaque matériau transparent (comme l’eau, le
verre ou l’air) possède un indice de réfraction
(n) qui lui est propre. Cet indice correspond au
rapport entre la célérité et la vitesse de la
lumière dans le matériau (n=c/v). Pour l’eau,
n=1.33. Pour le verre, n=1.52. Pour l’air,
n=1.003. L’indice de réfraction de l’air étant très
proche de 1, on considère n(air)=1.

Un rayon lumineux suit le chemin qui lui permet
d’aller le plus vite d’un point à un autre. Quand
il traverse deux milieux différents, cela le
conduit à suivre une ligne brisée. Lorsqu’un
rayon lumineux passe d’un milieu à un autre, il
subit une déviation d’autant plus importante
que la différence des indices de réfraction est
grande.

La lumière blanche perçue par l’œil est en
réalité composée d’un spectre continu de
rayons colorés. Nous en avons une illustration
dans un arc-en-ciel, où nous voyons les
couleurs rouge, orange, jaune, vert, bleu, et
violet. Lorsqu’elle pénètre dans l’eau, la lumière
est soumise à plusieurs phénomènes :
diffusion, absorption, réfraction et réflexion.

La diffusion : gare au brouillard !

Si vous allumez une lampe dans de l’eau
contenant beaucoup de particules en
suspension, il se crée un effet de brouillard, dû
au renvoi, par les particules, de la lumière dans
toutes les directions. Les rayons sont diffusés.
Les eaux les plus transparentes sont celles qui
contiennent le moins de petites particules.

L’absorption : l’eau dévoreuse de lumière !

L’eau absorbe la lumière, c’est pourquoi il fait
de plus en plus sombre quand vous descendez
vers le fond.

L’eau absorbe plus le rouge que le vert et
surtout le bleu. Le rouge disparaît le
premier vers 8-10m, puis vient le tour du
jaune aux environs de 30m. Le vert est
remplacé progressivement par le bleu à
45-50m. L’obscurité totale est atteinte vers
400m.

La réfraction et réflexion : une question de
direction

JPEG - 49.6 ko
Pénétration de la lumière dans l’eau

Un rayon lumineux qui frappe la surface de
l’eau est pour partie réfléchi (comme par un
miroir) et pour partie réfracté. Les rayons du
soleil parviennent à la surface avec un angle
d’incidence, compté par rapport à la verticale.
Au passage de la surface, les rayons sont
déviés, se rapprochent de la verticale et
pénètrent dans l’eau selon un angle plus
faible : l’angle de réfraction. Pour un rayon
lumineux qui arrive du fond à la surface, par
exemple, si on oriente une lampe avec un
angle oblique vers le haut, il se produit les
mêmes phénomènes. Toutefois dans ce cas,
si l’angle d’incidence est supérieur à 48°45’, il
y a réflexion totale du rayon lumineux sous la
surface sans la moindre réfraction. Cet effet
est facilement observable en piscine : par-
dessous, près de l’horizontale, la surface fait
miroir. On observe le même phénomène sous
les poches d’air enfermées dans les cavités.

La vision : une question de coup d’œil !

Dans l’air, l’image perçue par l’œil se forme
sur la rétine. C’est pourquoi elle est nette.
Dans l’eau, l’œil voit flou. Le masque de
plongée permet d’intercaler de l’air entre l’eau
et l’œil. La vision redevient normale, l’image
est nette. Les rayons lumineux traversent
successivement l’eau, la vitre du masque et
l’air avant de parvenir à l’œil du plongeur. Ils
subissent des modifications provoquant
quelques aberrations. Les objets paraissent
agrandis dans le rapport de 4/3 (l’indice de
réfraction de l’eau, 1.33, équivaut à 4/3) ou
bien rapprochés dans le rapport de 3⁄4. Dans
l’air, sans masque, le champ visuel atteint 130°
à la verticale et 180° à l’horizontale. Sans
compter la limitation par la jupe du masque, le
champ visuel dans l’eau, aussi bien vertical
qu’horizontal, est limité à un angle de 97° (2
fois l’angle de réfraction totale soit 48°45’x2).
En pratique, pour voir autour de soi en
plongée, il faut tourner la tête et se méfier des
directions intuitives en orientation.

Voir en ligne : Un extrait du journal trimestriel n°15