Comprendre le fonctionnement de l’appareil photographique

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Fiches
Classe(s) : 1re S | Thème(s) : Couleur, vision et image


Rappels de cours

1 La modélisation de l’appareil photographique

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► Un appareil photographique se compose de six éléments principaux : la chambre noire, l’objectif, le diaphragme, l’obturateur, le viseur et enfin la pellicule ou le capteur pour un appareil numérique.

► L’appareil photographique présente de nombreuses similitudes avec l’œil :

l’objectif joue le même rôle que le cristallin de l’œil. Il peut être modélisé par une lentille convergente de distance focale fixe ;

le diaphragme réglable joue le rôle de la pupille de l’iris. Il permet de modifier la luminosité de l’image sans changer sa taille ;

la pellicule ou le capteur sur laquelle se forme l’image joue le même rôle que la rétine. Il peut être modélisé par un écran.

2 La mise au point

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L’image d’un objet photographié est nette si elle se forme sur la pellicule, que l’objet soit éloigné ou proche : l’appareil photographique doit alors réaliser une mise au point.

La mise au point s’effectue en déplaçant l’objectif par rapport à la pellicule ou au capteur.

Méthode

Déterminer une distance de mise au point

L’objectif d’un appareil photographique est assimilé à une lentille convergente de vergence C=20δ.

1. En mode paysage, l’objet à photographier est très éloigné. Quelle distance doit séparer le centre optique de la lentille du capteur ?

2. Pour photographier ensuite un objet situé à 2,8 m, le photographe effectue une mise au point. Dans quel sens et de quelle distance doit être déplacé l’objectif par rapport au capteur ?

Solution

1. La relation de conjugaison donne : 1OA¯1OA¯=1f.

L’objet est à l’infini, donc 1OA¯=0 soit 1OA′ ¯=1fOA′ ¯=f.

attention ! La dioptrie est homogène à des m1.

L’objectif a pour distance focale f telle que f=1C soit f=120=5,0×102m.

On a finalement

OA′ ¯=5,0×102m=5,0cm.

Le centre optique de la lentille est donc à 5,0 cm du capteur.

Remarque La grandeur algébrique OA¯ est négative car l’objet se situe avant la lentille.

2. Si l’objet est à 2,8 m, OA¯=2,8m.

On applique la formule de conjugaison :

1OA¯=1OA¯+1f.

Soit 1OA¯=f+OA¯f×OA¯. On obtient finalement : OA¯=f×OA¯f+OA¯.

attention ! Lors de l’application numérique,
il est nécessaire de travailler avec les mêmes unités.

OA¯=5,0×102×(2,8)5,0×102+(2,8)=5,1×102m=5,1cm.

Lors de la mise au point, l’objectif s’éloigne du capteur. Il se déplace d’une distance de 5,15,0=0,1cm, soit un déplacement de 1 mm.