PAR LES LENTILLES CONVERGENTES

On connaît depuis longtemps le phénomène de la formation des images dans une chambre obscure, dont les volets sont percés d'un trou par lequel pénètrent des rayons lumineux qui émanent d'objets placés à Textérieur. Il suffit, pour observer ces images, de les recevoir sur un écran, tel qu'une feuille de papier, un mur, etc. ; on reconnaît alors facilement que la netteté des images est plus grande avec une ouverture circulaire qu'avec toute autre forme.

Ce phénomène, dont la découverte est de beaucoup antérieure à celle des propriétés des

CoLSON. — Photographie. 1

lentilles de verre, n'a pas été utilisé à l'origine de la Photographie, parce que les substances employées à cette époque, telles que le bitume de Judée et le chlorure d'argent, possèdent une faible sensibilité, et qu'il faut, pour les impressionner suffisamment, des images beaucoup plus éclairées que celles qui proviennent d'une ouverture de quelques dixièmes de millimètre de diamètre ; les lentilles convergentes pouvaient seules produire cette intensité de lumière.

Depuis cette époque, et par suite des progrès rapides de la Photographie, ces substances ont été remplacées par d'autres de plus en plus sensibles : d'abord par le coUodion , imprégné d'iodure et de bromure d'argent, qui a permis de réduire déjà beaucoup la durée de pose, puis par le gélatinobromure d'argent, dont la sensibilité est telle qu'il est devenu possible de photographier instantanément des objets animés de mouvements rapides, tels qu'un cheval au galop, un oiseau au vol, etc. Cette faculté d'obtenir des photographies instantanées, qui prennent la vie pour ainsi dire sur le fait, exerce une grande séduction, et les progrès rapides accomplis dans cette voie en font présager d'autres qui permettront sans doute bientôt, grâce à une

sensibilité encore plus grande, de réaliser des vues instantanées au moyen d'une petite ouverture ; ce résultat est d'ailleurs bien près d'être atteint, car il suffît aujourd'hui, avec ce procédé, de moins d'une seconde pour obtenir un cliché d'intensité suffisante en employant des plaques Lumière (marque bleue) dans de bonnes conditions d'éclairement.

Mais combien d'applications pour lesquelles cette instantanéité n'est pas nécessaire, et auxquelles il suffit d'appareils photographiques très simples utilisant à la fois les images dues à la simple ouverture et l'emploi si commode du gélatinobromure! On y gagne non seulement une simplification de matériel et une économie sensible, mais encore la possibilité de mettre à profit un phénomène qui présente certains carac tères précieux.

Les images produites par une [petite ouverture possèdent, en effet, trois propriétés remarquables, dont les images dues aux objectifs sont dépourvues. Il est facile de s'en convaincre en étudiant la façon dont les images se forment dans les deux cas.

Nous commencerons par les lentilles.

Soient une lentille convergente L {fig* i ) et

un objet AB donnant au moyen de cette lentille une image ab renversée. La position de cette image est bien déterminée dans l'espace, et il faut, pour l'apercevoir nettement, disposer l'écran à une distance précise de la lentille ; si on le place un peu plus près ou un peu plus

Fig. î.

loin, de quelques millimètres seulement, la netteté diminue très vite.

Dans la chambre noire photographique, formée de deux parois verticales et parallèles réunies par un soufflet qui permet de les écarter plus ou moins, la paroi antérieure porte la lentille, et la surface sensible placée sur la paroi postérieure joue le rôle d'écran. La lentille prend le nom à^ objectif photographique, par analogie avec la lentille qui, dans les lunettes, est tournée vers les objets à examiner. Un verre

dépoli peut s'adapter à la place de la surface sensible et permet d'apercevoir, de l'extérieur de cette sorte de boîte, en s'abritanl du jour sous un voile noir, les images qui se peignent sur la face intérieure du verre.

On vérifie ainsi facilement les particularités de la formation des images au moyen des objectifs.

I® Si l'objet AB se trouve très près de la lentille, tout en étant en dehors du foyer principal, l'image ab se forme en dehors et très loin du foyer principal F; si AB s'éloigne, ab se rapproche de F ; lorsque la distance de AB devient très grande, c'est-à-dire atteint quelques centaines de mètres, ab se forme en F, car alors les rayons lumineux qui, émanant d'un point quelconque de AB, tombent sur la lentille, peuvent être considérés comme parallèles, et l'on sait que, dans ce cas, leur convergence a lieu sur une perpendiculaire à l'axe optique principal de la lentille, passant par le point F; nous rappelons que l'on nomme axe optique principal d'une lentille la droite qui joint les centres des deux surfaces sphériqiies entre lesquelles la masse de verre est limitée.

La position de l'écran pour laquelle l'image

est nette dépend donc de la dislance de l'objet à la lentille ; elle n'est nette, c'est-à-dire au point, suivant l'expression consacrée, qu'à une certaine distance du foyer principal F pour les plans rapprochés, et qu'à l'emplacement même du foyer pour les plans éloignés; dans l'intervalle, la mise au point se fait entre ces deux positions extrêmes. Il en résulte qu'il n'est pas possible d'obtenir à la fois, dans une même position de l'écran, des images nettes de tous les objets extérieurs; si l'on fait le point pour les objets rapprochés, les lointains manquent de netteté ; si on le fait pour les objets éloignés, c'est l'inverse. 2° Un écran de surface déterminée contiendra les images d'un nombre d'objets d'autant plus grand que sa position sera plus rapprochée de la lentille; donc, il y a avantage à ce point de vue à diminuer la distance focale OF, c'està-dire à augmenter la convergence de la lentille. On parvient ainsi à donner une plus grande valeur à l'angle sous lequel les rayons lumineux extrêmes entrent dans la chambre ; cet angle s'appelle le champ de V objectif. Mais, en augmentant la courbure de la lentille, on déforme les images ; on diminue cet inconvénient en substituant à la lentille unique un système de deux

ou plusieurs lentilles, dont Tensemble donne une faible distance focale, mais dont chacune possède une courbure moindre. Malgré tout, le champ des objectifs photographiques atteint difficilement 60® sans déformation trop sensible. 3® Considérons ( fig, 2 ) un rayon passant par

Fig. 2.

le centre O de la lentille et faisant un certain angle avec l'axe optique principal ; comme il rencontre la surface de la lentille sous un angle différant de 90®, il se réfracte en entrant dans le verre en se rapprochant de la normale à la surface en ce point, puisque le verre est plus dense que l'air ; à sa sortie, il se réfracte également, en s'éloignant celte fois de la normale. Si l'on admet

que la lentille soit biconvexe et que la courbure de la surface de sortie soit égale à celle de la surface d'entrée, le rayon prend une direction sensiblement parallèle à sa direction primitive, mais avec un certain écart, de sorte que, au lieu de rencontrer l'écran en c sur Je prolongement de cette première direction, il le rencontre en c', qui peut être notablement éloigné de c. H y a donc, même dans le cas où les deux surfaces ont la même courbure, déformation des images, d'autant plus grande que les rayons font un plus grand angle avec J'axe optique ; cette déformation est appréciable sur les bords, surtout dans les objectifs à court foyer qui présentent une certaine épaisseur de verre.

Passons maintenant à la chambre noire à simple ouverture.

Soient O. (fig* 3) une ouverture circulaire telle qu'elle puisse donner des images nettes (voir Chap. II), AB un objet, ab son image.

Le rayon émanant de A et passant par le centre O de l'ouverture n'est pas dévié, parce qu'il occupe une position symétrique par rapport aux bords du trou; il constitue l'axe d'un faisceau qui part de A, tombe sur la surface de l'ouverture et se concentre en a. Il y a, ainsi que nous

le verrons plus loin, une position de l'écran pour laquelle, étant donné un diamètre déterminé d'ouverture, l'image ab de l'objet AB présente un maximum de netteté; on peut écarter l'écran notablement, même de quelques centimètres, de la position précise de mise au point,

Fig. 3.

sans que la netteté en soit sensiblement altérée.

En examinant les effets produits dans cette chambre sur des plaques sensibles, nous sommes arrivés aux résultats suivants, que nous résumons ici en quelques lignes, et dont on trouvera le détail dans les Chapitres ci-après :

I® Les premiers et les derniers plans sont au point en même temps, et l'on peut, sans changer la chambre de place, faire varier les dimensions de l'image en écartant plus ou moins l'écran de l'ouverture , dans certaines limites permises par le diamètre du trou.

7.^ Le champ dépend uniquement du diamètre de Touverture et de l'épaisseur des bords; on peut atteindre et même dépasser 90**.

3° L'axe de chaque faisceau lumineux n'éprouvant aucune déviation en entrant dans la chambre, les images se trouvent à leur place géométrique et ne présentent pas de déformation.

GonclusioD

Il résulte de cet examen comparatif que la simple ouverture possède trois propriétés remarquables dont les objectifs sont dépourvus :

1** Elle donne des images nettes entre des limites étendues de distance de l'écran à Touverture et de l'objet à l'ouverture.

2° Elle possède un grand champ qui atteint et même dépasse 90**.

3° Elle produit des images sans déformation et dont la position est déterminée avec une précision géométrique.