le dossier explicatif et technique de Pierre

Il est aisé de prévoir comment agit la lumière. Partout dans le monde, les hommes l'observent et y
réagissent depuis des millénaires. Les Chinois l'ont utilisée pour projeter des images lumineuses il y a de
cela plus de 2500 ans. Depuis, des savants ont décrit ce même phénomène. D'autres encore ont inventé
des appareils destinés à améliorer les images. Certaines de ces inventions ont donné naissance à la
photographie.
1. Des traits de lumière
C’est grâce à la lumière que nous pouvons voir le monde qui nous entoure. La plupart des objets visibles
n'émettent pas de lumière, ils réfléchissent celle émise par d'autres sources. Quand la lumière ainsi réfléchie
pénètre dans nos yeux, nous percevons l'objet : nous pouvons le voir.
La lumière se déplace en ligne droite.
elle peut être réfléchie par des objets.
Elle peut être déviée, ou réfractée, quand
elle passe d'une substance transparente à
une autre (par exemple de l'air dans l'eau).
Elle peut être absorbée
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Dossier réalisé par Pierre STRUDER,
enseignant en cycle 3.
2. Les observations savantes
Depuis très longtemps, des savants observent les principes fondamentaux de l'optique, ou de la science de
la lumière, en observant et en étudiant les images qu’elle dessine et projette.
Mo Ti, philosophe chinois (v. 472-v. 391 av.
J.-C.)
La lumière crée une image inversée quand
elle passe par un petit trou percé dans un
écran.
Aristote, philosophe grec (384-322 av. J.-C.)
Des images du Soleil en partie éclipsé sont
projetées au sol lorsque la lumière filtre à
travers les trous d'une passoire ou le
feuillage d'un arbre. Plus le trou est petit,
plus l'image est nette.
Alhazen, scientifique arabe (v. 965-1039)
On peut produire une image du Soleil dans
une chambre obscure en laissant passer de
la lumière par un petit trou pratiqué dans
une de ses parois.
Léonard de Vinci, artiste et scientifique
italien (1452-1519)
« Lorsque les images d'objets éclairés
passent par un petit trou dans une chambre
très obscure, et si vous recevez ces images
sur un papier blanc placé à la verticale à
quelque distance de l'ouverture, vous
verrez sur le papier tous les objets sous
leurs formes et couleurs naturelles. Les
objets seront de taille réduite, et inversés,
en raison de l'intersection des rayons dans
l'ouverture. »
Dossier réalisé par Pierre STRUDER, enseignant en cycle 3.
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3. La camera obscura
Camera obscura signifie « chambre obscure » en latin. Il s'agit d'une chambre noire munie d'une petite
ouverture : le sténopé, dans une de ses parois. Les rayons lumineux qui traversent cette ouverture forment
sur la paroi opposée une image des objets se trouvant à l'extérieur. L'image est inversée verticalement
(haut/bas) et horizontalement (gauche/droite). Elle reproduit aussi la couleur et le mouvement.
Les inventeurs
En 1558, le scientifique italien Giovanni Battista della Porta publie Magiae naturalis (La Magie
naturelle). Il s'agit de l'un des ouvrages scientifiques les plus connus du XVIe siècle. Ce livre
contribuera plus que tout autre à faire connaître la chambre obscure. La description vivante
qu'y fait Della Porta de la chambre obscure et de ses applications éventuelles au théâtre lui
valent d'être accusé de sorcellerie. Il comparaît devant un tribunal papal qui l'acquitte; toutefois,
il quitte le pays pour un certain temps.
"Vous devez d'abord obturer les fenêtres
de la pièce et toutes les fissures afin
qu'aucune lumière ne s'y infiltre. On fera
dans une fenêtre un trou rond de la
grosseur du petit doigt. En arrière de cette
ouverture, vous mettrez un morceau de
toile blanche, voire un morceau de papier.
Dans ces conditions, tout ce qui se trouve
à l'extérieur, éclairé par le soleil, vous le
verrez à l'intérieur et vous remarquerez
que les personnes ont la tête en bas ; les
objets à droite auront l'air d'être à gauche,
toutes les choses seront renversées..."
J-B Della Porta, physicien, 1597
L'expression camera obscura a été inventée par l'astronome allemand Johannes Kepler au
début du XVIIe siècle. Celui-ci a découvert ce dispositif en lisant l'ouvrage de Della Porta.
En 1550, le médecin et mathématicien italien Jérôme Cardan fut le premier à parler de
l'utilisation d'une lentille en rapport avec la camera obscura.
Comment ça marche ?
La camera obscura repose sur le principe que la lumière voyage en ligne droite. Donc en
perçant un trou minuscule (sténopé) dans une paroi de la chambre noire, seuls quelques
rayons lumineux de chaque détail de la scène à l'extérieur de la chambre obscure passeront à
travers l'orifice. Ce sont ces rayons qui forment l'image renversée sur la paroi opposée.
Dossier réalisé par Pierre STRUDER, enseignant en cycle 3.
Le trou doit être suffisamment petit pour que
chacun des points de l'objet soit projeté sur un
seul point de l’écran (un seul rayon lumineux
partant d'un point donné de l'objet atteint l'écran).
Si le trou est trop gros, l'image sera floue...
Au XVIe siècle, des savants italiens constatent
qu'une lentille placée dans l'orifice produit une
image plus et brillante sur un écran placé à la
distance appropriée de la lentille.
image nette
image floue
À quoi ça sert ?
Les toutes premières cameras obscuras sont des pièces très obscures dans des maisons. On
s'en servait pour observer les paysages ou les éclipses solaires.
Au XVIe siècle, certains artistes se servent
de ces chambres comme outils à dessiner.
Ils tracent les images projetées sur le mur.
Dossier réalisé par Pierre STRUDER, enseignant en cycle 3.
Dans les années 1660, on voit
couramment les artistes utiliser des
chambres noires portatives en forme de
boîte ou de tente. Un petit modèle en
forme de boîte se porte aisément sous le
bras. Il est muni d'une lentille sur la paroi
avant qui fait converger l'image sur un
écran en verre dépoli installé au fond de la
boîte. L'artiste trace l'image projetée sur
cet écran.
Les cameras obscuras à usage
d'observatoire s'avèrent des plus
populaires au XIXe siècle. Souvent
situées en des lieux riches en vues
panoramiques, elles attirent les
curieux et les chercheurs étudiant la
nature.
4. De la camera obscura à la photographie
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Dossier réalisé par Pierre STRUDER, enseignant en cycle 3.
L'appareil photographique a été inventé à partir de la
camera obscura portative. Dans les années 1660, les
chambres obscures portatives possédaient un grand
nombre des caractéristiques de l'appareil
photographique, sauf qu'il n'existait aucun moyen
d'enregistrer les images qu'elles produisaient. Il a
fallu plus de cent cinquante ans pour que l'on mette
au point des procédés permettant de « fixer » ou
rendre permanentes les images créées par la lumière
- la naissance de la photographie fut lente et
laborieuse…
Les premières photographies
Le principe de la chambre noire inventé, il faut fixer l'image sur un support. Au 18ème siècle,
plusieurs scientifiques réussirent à prendre des clichés, sans parvenir cependant à les fixer.
Ces derniers s'effacèrent après exposition à la lumière.
Les premières véritables photographies
(qui ne disparaissent pas à la lumière)
furent réalisées par le physicien
français Nicéphore Niépce (1765-1833).
Il parvint en 1826 à photographier le
paysage qu'il voyait de sa fenêtre. 8
heures d'exposition furent nécessaires
pour prendre la photo : on est bien loin
des quelques 1/100 de secondes qu'il
faut aujourd'hui.
Vers l’industrialisation de la photographie
En 1829, Niépce s'associe à Jacques Daguerre
(1789-1851), qui après la mort de l'inventeur de la
photo, poursuivit avec succès les recherches
entreprises. Daguerre inventa une nouvelle méthode
pour prendre des images qui ne nécessite plus que
quelques minutes d'exposition, pour une meilleure
qualité. On appelle ces nouvelles photos des
Daguerréotypes.
Au début des années 1830, l'inventeur britannique William Henry Fox Talbot (1800-1877)
découvrit le moyen d'obtenir plusieurs photos à partir d'une unique prise de vue. Il invente ainsi
le procédé négatif-positif qui demeure aujourd’hui à la base de la photographie. La photo se fait
sur un support transparent, dont les zones exposées à la lumière deviennent noires : le négatif.
Les couleurs sont donc inversées. On peut ensuite obtenir un nombre illimité de tirages positifs
en mettant le négatif en contact avec une feuille de papier sensibilisé et en exposant le tout à la
lumière.
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5. Le photogramme ou « épreuve solaire »
Un photogramme est une photographie réalisée sans appareil photo.
On place un ou des objets directement sur du papier sensible, puis on expose le tout à la lumière. Là où les
objets couvrent le papier, celui-ci demeure non exposé et clair; toutefois, là où les objets ne couvrent pas le
papier, celui-ci noircit. Après avoir été exposé à la lumière, le papier est développé dans la chambre noire
pour révéler l'image, qu'on fixe ensuite.
L'Anglais Thomas Wedgwood réalise, vers 1800, les premiers photogrammes qu'il appelle sun prints,
épreuves solaires.
6. L’appareil à sténopé
L'appareil photographique à sténopé (du grec stenos, étroit, et opê, trou) est le plus simple qui existe pour
prendre des photographies. La lumière entre dans la boîte noire par un petit trou pratiqué dans la paroi avant
et impressionne le papier photographique placé devant la paroi opposée. Le développement du papier
impressionné fait apparaître une image négative inversée. La photographie au sténopé se dit aussi
photographie sans lentille.
La photographie au sténopé est surtout populaire dans les années 1890. Elle permet de produire des
images plus douces qui séduisent le public. À cette époque, des milliers d'appareils à sténopé se vendent
bon marché en Europe, au Japon et aux États-Unis. Au début du XXe siècle, ce type de photographie tombe
dans l'oubli pour renaître dans les années 1960 et refleurir depuis comme moyen d'expression artistique.
L'appareil à sténopé comporte quatre éléments fondamentaux : l'enceinte (la boîte), le sténopé (l'orifice), le
support photosensible et l'obturateur. Chacun est adaptable aux besoins du photographe. À titre d'exemples,
des photographies par sténopé ont déjà été prises au moyen d'un trou dans le sol, d'une coquille d'œuf,
d'une machine à laver le linge et même d'une bouche humaine.
N'importe qui peut construire son propre appareil à sténopé.
7. L’œil et l'appareil photo
L'oeil humain est l'organe de la vue. L'appareil photo enregistre ce que voit l'oeil. L'oeil et l'appareil photo
fonctionnent d'une manière similaire. Les rayons lumineux traversent (A) un petit orifice qui se dilate ou se
contracte pour réguler l'intensité variable de la lumière (B). La lumière qui entre s'enregistre sur une surface
photosensible (C). Il en résulte une image.
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Dossier réalisé par Pierre STRUDER, enseignant en cycle 3.