How big is Plus petit objet visible à l'œil nu?

Le plus petit objet qu'une personne peut distinguer sans microscope ni loupe mesure environ 0,1 millimètre, soit 100 micromètres, de large. Un micromètre est un millionième de mètre. Il s'agit d'une limite de la vue humaine, pas d'un objet, et le chiffre est approximatif : il dépend des yeux de l'observateur, de l'éclairage et de la distance à laquelle l'objet est tenu.

Taille

Cette limite provient de l'acuité visuelle, la capacité de l'œil à distinguer les détails fins. Une personne à la vision normale, dite 20/20, peut distinguer un détail qui couvre 1 minute d'arc, soit un soixantième de degré. Sur un tableau d'optométrie, chaque trait des lettres de la ligne 20/20 couvre cet angle.

La taille du détail correspondant à cet angle dépend de la distance. Une personne à la vision idéale peut faire la mise au point sur des objets situés à environ 25 centimètres, une distance appelée le point proche. À 25 centimètres, 1 minute d'arc couvre environ 73 micromètres. Arrondi à la hausse, cela donne environ 0,1 millimètre, la taille que le manuel Microbiology d'OpenStax indique pour qu'un objet soit visible sans microscope.

Plusieurs facteurs repoussent cette limite. Le point proche s'éloigne avec l'âge, si bien que les yeux plus âgés ne peuvent pas rapprocher autant les petits objets. Une faible luminosité, un contraste faible et une myopie ou une hypermétropie non corrigées réduisent aussi l'acuité.

Comparaisons de taille

• Un ovule humain mesure environ 120 micromètres de large, un peu plus que la limite. Une cellule animale typique, large de 10 à 100 micromètres, ne dépasse jamais la limite.
• Un cheveu, large de 80 à 100 micromètres, est à peu près aussi large que la limite.
• Un grain de limon grossier, large de 50 micromètres, mesure la moitié de la limite. Les pédologues notent qu'un seul grain de limon ne peut être vu sans grossissement, contrairement à un grain de sable.
• Un millimètre, la plus petite division d'une règle métrique, représente 10 fois la limite.
• Lues à 6 mètres, les lettres de la ligne 20/20 d'un tableau d'optométrie mesurent environ 8,7 millimètres de haut, et chaque trait mesure environ 1,7 millimètre de large.

Ce qui limite l'œil

L'acuité visuelle est limitée par trois facteurs. La lumière se disperse légèrement en traversant la pupille, un effet appelé diffraction. Les optiques de l'œil ne font pas une mise au point parfaite, et ces défauts, appelés aberrations, brouillent aussi l'image. Enfin, la rétine, la couche sensible à la lumière au fond de l'œil, enregistre l'image au moyen de cellules distinctes, dont l'espacement fixe lui aussi une limite.

Le détail est le plus net au centre de la rétine, où les cellules sensibles à la lumière appelées cônes sont espacées d'environ 2,5 micromètres. À seulement quelques minutes d'arc du centre, l'acuité est déjà mesurablement plus faible. Une pupille large de 3 à 5 millimètres offre le meilleur équilibre entre diffraction et flou.

Distinguer un détail et remarquer quelque chose

Le chiffre de 0,1 millimètre correspond à la capacité de distinguer un détail, comme les traits des lettres d'un tableau d'optométrie. D'autres tâches vont plus loin. Dire si un point ou une ligne est présent, ou si deux lignes sont désalignées, peut réussir avec des détails plus fins que la limite normale d'acuité. Remarquer un point ou une ligne demande seulement qu'il soit là, pas d'en percevoir le détail.

Sources

• Types of Microorganisms. In Microbiology. OpenStax, 2016.
• Visual Acuity. In Webvision: The Organization of the Retina and Visual System. University of Utah.
• Physics of the Eye. In College Physics, 2nd edition. OpenStax, 2022.
• Zona Pellucida Genes and Proteins: Essential Players in Mammalian Oogenesis and Fertility. Wassarman and Litscher, Genes, 2021.
• Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.
• Soil Survey Manual. Agriculture Handbook No. 18. U.S. Department of Agriculture, 2017.