« Photographie/Optique/Diffusion de la lumière » : différence entre les versions
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Les phénomènes dont nous allons parler concernent les photographes à plusieurs titres : bleu du ciel, voile atmosphérique, [[photographie subaquatique]], [[agrandissement]] noir et blanc, etc. |
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La lumière qui traverse le vide ne subit aucune modification mais lorsqu'un flux de radiations électromagnétiques traverse un milieu matériel, il se produit toujours une diffusion, c'est-à-dire qu'une partie de ce flux est renvoyé dans des directions obliques par rapport à la direction initiale. Cette diffusion résulte de l'interaction des radiations avec les molécules ou les particules et autres gouttelettes qui se trouvent sur son passage. Les paramètres de cette diffusion sont nombreux et les théories qui tentent de l'expliquer, complexes. |
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Il existe en gros trois sortes de diffusion qui se produisent en général simultanément, l'une ou l'autre pouvant être prédominante : |
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- la diffusion de RAYLEIGH, qu'il vaudrait mieux appeler effet TYNDALL, est liée à la nature ondulatoire du rayonnement solaire ; |
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- la diffusion de MIE, liée à la [[réfraction]] des rayons et qui relève de l'optique géométrique. |
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- la diffusion non sélective. |
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=== La diffusion de Rayleigh et bleu du ciel === |
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Ce phénomène a été étudié par le savant anglais John William Strutt, alias [[lord Rayleigh]]. C'est à elle que l'on doit le bleu du ciel et le rougeoiement de certains levers et couchers de soleil. Mais... le premier savant qui a commencé à expliquer correctement la couleur bleue du ciel a été [[John Tyndall]], en 1859. |
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Version du 20 mai 2017 à 13:45
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Bibliographie
■ préface - SOMMAIRE COMPLET ■ notions fondamentales et conseils pour les débutants ■ aspects esthétiques, thèmes photographiques ■ références scientifiques ■ photométrie, colorimétrie, optique ■ appareils, objectifs, éclairage, accessoires, entretien ■ procédés chimiques ■ procédés numériques ■ caractéristiques physiques des images, densité, netteté ■ compléments techniques et pratiques ■ photographie et vie sociale, histoire, enseignement,institutions, droit... | |||||
Généralités
La lumière, le son, les faisceaux de particules, etc., peuvent être diffusés, c'est-à-dire déviés ou renvoyés dans des directions diverses, lors d'une interaction avec divers objets. La diffusion peut être isotrope, c'est-à-dire répartie uniformément dans toutes les directions, ou anisotrope, certaines directions étant privilégiées par rapport aux autres.
Le phénomène de diffusion dépend étroitement des caractéristiques géométriques des rayonnements ou des faisceaux incidents, rapportées à celles des objets rencontrés.
Imaginons par exemple que nous fassions rebondir des ballons de basket ball sur cette grille ; comme leur diamètre est très grand par rapport à la distance qui sépare deux barreaux voisins, tout se passera pratiquement comme s'ils rebondissaient sur le sol environnant, de façon prévisible. En revanche, si voulons faire rebondir des balles de tennis sur cette grille, celles-ci seront renvoyées dans des directions totalement imprévisibles. Des balles de ping-pong auront un comportement encore plus aléatoire et certaines passeront à travers la grille, avec ou sans déviation selon qu'elles auront ou non touché un des barreaux au passage.
Si la déviation concerne un rayonnement lumineux ou sonore, la distance de référence à prendre en compte est la longueur d'onde. Ainsi, un grillage métallique laisse passer presque entièrement la lumière mais réfléchit les ondes radio.
Diffusion par les surfaces opaques
Les surfaces lisses renvoient la lumière selon les lois de la réflexion étudiées précédemment. Mais que veut dire précisément le mot « lisse » ? Simplement, que ces surfaces présentent des défauts nettement plus petits que la longueur d'onde de la lumière qu'il s'agit de renvoyer. Les surfaces dotées d'un poli optique sont souvent polies au dixième de longueur d'onde, ce qui signifie que pour renvoyer correctement le violet , les plus gros défauts ne doivent pas dépasser , soit .
Si la taille des défauts est voisine de la longueur d'onde, la surface a un aspect mat et elle renvoie la lumière d'une façon proche de la diffusion parfaite du corps orthotrope. Un carton blanc mat uniformément éclairé en constitue un assez bon modèle : sa luminance, son aspect « lumineux » ne dépend pas de l'angle sous lequel on le regarde, en revanche l'intensité lumineuse qu'il émet dépend de sa surface apparente, laquelle diminue au fur et à mesure que la direction du regard s'écarte de sa normale.
La plupart des objets réels produisent une réflexion semi-diffuse, ils renvoient la lumière dans tout l'espace mais en privilégiant certaines directions. On observe facilement ce phénomène en observant une surface blanche laquée comme il en existe beaucoup autour de nous : papier glacé, émail d'un lavabo ou d'un appareil électroménager, etc. On a toujours à gauche, l'indicatrice des luminances et à droite, celle des intensités.
L'aspect des choses varie notablement selon l'importance relative de la diffusion et de la réflexion. On peut en voir ci-dessous une illustration assez parlante. Les tissus blancs de coton, par exemple, ont un aspect mat et ne présentent aucun reflet ; en revanche, certains tissus de luxe comme le satin présentent des reflets chatoyants qui les rendent particulièrement attractifs.
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« Statue vivante » -
Robe de mariée en satin (Italie)
La diffusion par les molécules et les particules fines
Les phénomènes dont nous allons parler concernent les photographes à plusieurs titres : bleu du ciel, voile atmosphérique, photographie subaquatique, agrandissement noir et blanc, etc.
La lumière qui traverse le vide ne subit aucune modification mais lorsqu'un flux de radiations électromagnétiques traverse un milieu matériel, il se produit toujours une diffusion, c'est-à-dire qu'une partie de ce flux est renvoyé dans des directions obliques par rapport à la direction initiale. Cette diffusion résulte de l'interaction des radiations avec les molécules ou les particules et autres gouttelettes qui se trouvent sur son passage. Les paramètres de cette diffusion sont nombreux et les théories qui tentent de l'expliquer, complexes.
Il existe en gros trois sortes de diffusion qui se produisent en général simultanément, l'une ou l'autre pouvant être prédominante : - la diffusion de RAYLEIGH, qu'il vaudrait mieux appeler effet TYNDALL, est liée à la nature ondulatoire du rayonnement solaire ; - la diffusion de MIE, liée à la réfraction des rayons et qui relève de l'optique géométrique. - la diffusion non sélective.
La diffusion de Rayleigh et bleu du ciel
Ce phénomène a été étudié par le savant anglais John William Strutt, alias lord Rayleigh. C'est à elle que l'on doit le bleu du ciel et le rougeoiement de certains levers et couchers de soleil. Mais... le premier savant qui a commencé à expliquer correctement la couleur bleue du ciel a été John Tyndall, en 1859.
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