Pourquoi l’image est-elle renversée ?

Les rayons vont en ligne droite et se croisent dans le trou : le haut de l’objet arrive en bas de l’écran, le bas en haut. C’est une propriété de la projection par un point, non une particularité de la lentille.

Un plus petit trou rend-il toujours l’image plus nette ?

Jusqu’à une certaine limite : plus le trou est petit, plus la tache géométrique de chaque point est petite. Un trou trop étroit diffracte sur les bords, et la netteté redescend. Il existe une taille optimale.

Comment h_i = h_o · v/u se relie-t-il à la formule de conjugaison ?

Pour une lentille, 1/f = 1/u + 1/v fixe où se forme l’image nette. La chambre noire n’a pas de foyer : toutes les distances sont « nettes », et la taille ne vient que de la similitude. C’est le cas limite d’une lentille très faible et d’une profondeur de champ infinie.

Pourquoi l’image s’assombrit-elle quand on éloigne l’écran ?

L’aire de la projection croît, le flux issu de l’objet reste le même, donc l’éclairement diminue. Pour une source ponctuelle, l’éclairement décroît à peu près comme 1/v².

Chambre noire (sténopé)

Triangles semblables : hauteur de l’image h_i = h_o · v/u.

À propos du modèle

La chambre noire (sténopé) forme une image sans lentille : les rayons issus de l’objet passent par un petit trou et donnent une projection renversée sur l’écran. Par les triangles semblables, h_i = h_o · (v/u), où u est la distance à l’objet et v celle à l’écran. L’image est plus grande si l’écran est plus loin ou l’objet plus près. Le même flux lumineux se répartit sur une plus grande surface — l’image s’assombrit. Modèle de rayons : le trou est un point ; la diffraction n’intervient que comme limite de netteté. On fait varier la hauteur de l’objet, u et v.

Public : Seconde et première : propagation rectiligne de la lumière et construction d’image.

Notions clés

chambre noire
triangles semblables
construction d’image
optique géométrique
sténopé
image renversée
grandissement
modèle de rayons

Comment ça marche

L’objet, le trou et l’écran forment des triangles semblables : |h_i|/h_o = v/u, l’image est renversée. Sur le schéma, les rayons du haut et du bas de l’objet se croisent dans le trou. La diffraction n’est pas calculée — c’est une introduction à la construction d’image avant les lentilles.

Questions fréquentes

Pourquoi l’image est-elle renversée ?: Les rayons vont en ligne droite et se croisent dans le trou : le haut de l’objet arrive en bas de l’écran, le bas en haut. C’est une propriété de la projection par un point, non une particularité de la lentille.
Un plus petit trou rend-il toujours l’image plus nette ?: Jusqu’à une certaine limite : plus le trou est petit, plus la tache géométrique de chaque point est petite. Un trou trop étroit diffracte sur les bords, et la netteté redescend. Il existe une taille optimale.
Comment h_i = h_o · v/u se relie-t-il à la formule de conjugaison ?: Pour une lentille, 1/f = 1/u + 1/v fixe où se forme l’image nette. La chambre noire n’a pas de foyer : toutes les distances sont « nettes », et la taille ne vient que de la similitude. C’est le cas limite d’une lentille très faible et d’une profondeur de champ infinie.
Pourquoi l’image s’assombrit-elle quand on éloigne l’écran ?: L’aire de la projection croît, le flux issu de l’objet reste le même, donc l’éclairement diminue. Pour une source ponctuelle, l’éclairement décroît à peu près comme 1/v².

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