Questions aux experts
Energie, lumière, son
La chambre noire
Dans ma classe j'aborde la compréhension de l'œil par un travail préliminaire sur l'appareil photographique (beaucoup plus facilement "expérimentable"). Il me reste un doute cependant. L'appareil photographique est abordé en classe par le biais de la chambre noire.
Or dans les appareils actuels, il me semble que c'est la lentille qui inverse l'image et non le trou (bien que sans la lentille, l'image s'inverse sur un calque derrière un appareil photo jetable). J'ai donc mis en place l'expérience simple l'image de la flamme d'une bougie qui s'inverse sur un carton grâce à une lentille convergente et celle du calque à l'arrière d'un appareil photo réflex, reflétant un modèle à l'envers. Est-ce que cela vous semble pertinent?
Dois-je cependant faire les expériences avec une chambre noire? Et ainsi aborder la découverte de l'appareil photographique par ce biais? Je n'ai pas trouvé le renseignement sur la date à laquelle la lentille fait son apparition dans l'appareil photo et sur l'amélioration qu'elle apporte (agit-elle sur le temps de pose, par exemple).
Je remarque dans ma classe une vraie passion pour l'appareil photo, et une fois l'analogie comprise avec l'œil, je cherche à voir si les élèves transfèrent leurs connaissances : l'œil capte (comme l'appareil photo) grâce à la rétine (la pellicule) et pour voir, cela nécessite un traitement au niveau du cerveau, puisque je ne vois pas à l'envers (le développement). L'analogie est complète. Il faut attendre de voir les évaluations pour savoir si elle est facilement compréhensible pour les élèves.
Dans notre musée, nous avons construit une camera obscura (chambre boire).
Elle fait 16 m2 dans laquelle nous faisons entre chaque année depuis plus de 5 ans plus de 10 000 élèves (école primaire, collège et lycée) afin de leur expliquer le principe de formation de l'image. A savoir:
"Un rayon de soleil qui pénètre par un petit trou dans une chambre obscure dessine sur le mur opposé l'image inversée du décor extérieur" (Léonard de Vinci).
Le vénitien Barbaro en 1568, décide de placer une lentille à la place du trou pour obtenir une image plus nette comme sur les lunettes inventées par le physicien Salvino Degli Armati qui en 1280 mit au point des verres qui à un certain degré d'épaisseur et de courbure grossissaient les objets.
Dans l'œil, la lumière, refletée par les objets que l'œil regarde, pénètre par la pupille et les objets se dessinent sur la rétine à l'envers pour les même raisons que dans la chambre noire.
- Se connecter ou s'inscrire pour poster un commentaire
L'appareil photo est un instrument d'optique qui nous permet d'obtenir sur une pellicule une image optique d'un objet. Je vais essayer de décrire les propriétés d'une telle image optique et pour cela, je vais considérer l'instrument d'optique le plus simple : une lentille mince convergente.
Prenons un objet (par exemple un petit arbre (jouet)), une lentille de 2 à 3 cm de diamètre et de distance focale comprise entre 5 et 20 cm (il existe des supports de lentille peu chers). Plaçons l'objet puis la lentille de telle sorte que la distance arbre-lentille soit supérieure à la distance focale de la lentille.
Ensuite, prenons un écran (une feuille de papier ou un morceau de plexi) et commençons par placer cet écran contre la lentille puis déplaçons-le en l'écartant de la lentille. Au début, on voit une tache lumineuse, puis on distingue un peu de vert, jusqu'à arriver à une position de l'écran pour laquelle on voit nettement l'image de l'arbre qui est inversé.
Maintenant, reprenons le montage (arbre, lentille et image sur un écran, écran qui se trouve en un endroit précis). Construisons des petits caches en carton
- un cache qui cache la moitié de la lentille. Et plaçons-le sur la lentille. Que se passe-t-il sur l'écran ? Contrairement à ce que pensent beaucoup de gens, on continue à voir sur l'écran l'image entière de l'arbre, elle est seulement un peu moins lumineuse puisque moins de lumière issue de l'objet traverse la lentille
- une pastille de 8 mm de diamètre, pastille que l'on peut placer au centre de la lentille, puis sur le bord haut, le bord bas, le bord droit, le bord gauche, etc. On peu aussi prendre une pastille carrée de 8 mm de côté, ou un bout de carton en forme de croissant de lune, etc. Là encore, on continue à voir sur l'écran toute l'image de l'arbre, la seule différence est au niveau de la luminosité. Faites les expériences.
A tout point d'un objet correspond, en un endroit précis (ici, là ou se trouve l'écran) un point image : c'est cela qui fait que l'image est nette.
Reprenons le même montage et plaçons notre il à 1 ou 2 cm derrière l'écran, juste derrière l'image qui est visible sur l'écran. Ne bougez pas votre il et retirez l'écran. Que voyez-vous ? Un arbre inversé, c'est à dire que vous voyez " à l'œil nu " l'image de l'arbre donnée par la lentille.
Considérons maintenant la chambre noire : un objet (le même petit arbre), la chambre noire avec un petit trou et une feuille calque sur laquelle on va examiner ce que l'on voit.
- tout d'abord, vous constatez que l'image n'est pas toujours très nette. De plus, si vous déplacez la feuille de papier calque, vous continuez toujours à voir l'arbre inversé (contrairement à ce qui se passe pour une lentille).
- Ensuite, prenez un petit carton qui va occulter la moitié du trou et observez ce que vous voyez sur votre feuille de papier calque. Prenez également un petit clou mince que vous placez verticalement au centre du trou de la chambre noire et vous verrez alors sur votre feuille de papier calque l'arbre inversé coupé verticalement par une bande sombre, bande qui est causée par la présence du clou ; phénomène qui ne se produit pas du tout avec la lentille
- Enfin, placez votre il derrière la feuille de papier claque et retirez cette feuille et vous constaterez que vous ne voyez par d'arbre inversé et même pas d'arbre du tout : vous voyez les parois de la chambre noire, le trou et c'est tout. Là encore, il y a une très grande différence entre lentille image optique et chambre noire et "image"
Voici trois exemples qui indiquent qu'il y a une très grande différence entre l'appareil photo et la chambre noire et associer l'un à l'autre est une erreur. On sait que nos ancêtres ont mis du temps pour comprendre tout cela : au début, les gens pensaient que quelque chose quittait notre il et que c'est pour cela que l'on voyait. Hélas, quand on est dans le noir, on ne voit rien. Cette hypothèse a été éliminée. Ensuite, les gens (et encore maintenant les novices) pensent que quelque chose quitte l'objet se déplace, rencontre des objets et arrive jusqu'à l'œil. C'est, dans notre jargon ce que l'on appelle le modèle de l'image voyageuse. Prenons un exemple.
Revenons à la manip de départ (un arbre, une lentille et un écran - bien placé-). Retirons la lentille, que voit-on sur l'écran ? La plupart des gens interrogés pensent que l'on voit " l'objet à l'endroit ". Essayez et vous constaterez que l'on voit un écran uniformément éclairé.
Moralité : Bien qu'une chambre noire soit facile à construire, le mécanisme de formation de l'image reste très difficile à comprendre pour des élèves de primaire. Observer une image quelque soit la position de l'écran (derrière le trou) renforce chez l'enfant la représentation d'une image baladeuse". Comme le montrent les expériences proposées, un parallèle avec l'appareil photo s'avère beaucoup moins évident qu'il n'en paraît. En revanche, l'analogie il-appareil photo reste elle, parfaitement valable !