Photographie

On a cherché à fixer cette image donnée par la chambre noire, pour garder la mémoire de scènes passées. Là encore, dès l'Antiquité, on avait remarqué l'action de la lumière sur certains colorants organiques (les couleurs "passent"), sans avoir l'idée d'une utilisation en association avec la chambre noire (qui aurait d'ailleurs été tout à fait impraticable, vu les temps de pose nécessaires!). Les alchimistes du Moyen Age connaissaient déjà le noircissement du nitrate d'argent sous l'effet de la lumière, et au XVIIIe siècle on commençait à étudier les réactions photo-chimiques, sans réussir à fixer l'image de la chambre noire. C'est seulement en 1816 que Nicéphore Niepce obtient à Châlons-sur-Saône (sa ville natale) la première photographie d'un "paysage" sur une plaque au chlorure d'argent. L'image, que l'on voit ci-dessus, est négative, et le temps de pose d'environ huit heures en plein soleil! En 1822 Niepce obtient des images positives, et après sa mort en 1833 ses travaux sont poursuivis par son associé Daguerre. Ce dernier met au point un procédé à l'iodure d'argent, produisant des images appelées "Daguerrotypes" qui eurent beaucoup de succès dans le monde entier; le temps de pose devenait raisonnable : une ou deux minutes. Enfin, en 1841, Talbot met au point en Angleterre le procédé négatif-positif dont le principe est toujours utilisé, qui permet d'obtenir autant de tirages positifs qu'on le désire à partir d'un même négatif.

Films noir et blanc, films couleur

La première surface photosensible mise au point a été le film noir et blanc; Sous sa forme moderne, il est constitué de cristaux de sels d'argent (bromure d'argent) immobilisés dans une couche de gélatine déposée soit sur une plaque de verre, soit sur une mince feuille d'un matériau synthétique. Quand la lumière frappe les cristaux de bromure d'argent, elle détruit certains arrangement moléculaires, ce qui libère des charges électriques qui s'accumulent en certains points des cristaux. Ces accumulations de charges, à leur tour attirent des atomes d'argent. On a ainsi formation de ce que l'on appelle un germe. Il n'y a pas encore d'image visible, mais l'image est potentiellement là : on parle d'image latente, et des manipulations chimiques ultérieures vont la faire apparaître. Pour cela, le passage dans le révélateur va permettre aux germes de croître au dépens des cristaux de bromure avoisinants; à la place de chaque germe se constitue un agglomérat d'argent, tandis que les cristaux disparaissent. Au microscope, c'est un grain noir qui apparaît dans la gélatine. Le fixateur que l'on emploie ensuite va stabiliser définitivement l'image en éliminant les dernières traces de cristaux photo-sensibles qui n'auraient pas été transformés dans le révélateur. On ne comprend pas tout dans la chimie de la photographie noir-et-blanc, mais on a remarqué que les cristaux les plus gros sont les plus faciles à amener à l'état développable, ce qui explique que les émulsions les plus sensibles(2) soient aussi les plus grossières, celles où le grain est le plus apparent.
Le film couleur est plus récent, car chimiquement beaucoup plus compliqué; les premiers essais concluants sont ceux de Ducos du Hauron en 1868 qui n'ont eu aucun succès commercial. En principe, le film couleur fonctionne comme le film noir et blanc, à ceci près qu'il est constitué de trois couches, chacune étant sensible à l'une des trois couleurs primaires : rouge, vert, bleu (nous verrons cela bientôt). Si l'on prend l'exemple d'un film célèbre, le Kodachrome, la lumière y rencontre d'abord une couche sensible au bleu, où va donc se former une image bleue de l'objet photographié. La lumière continue sa pénétration et rencontre ensuite un filtre jaune, placé là pour éliminer les dernières traces de lumière bleue qui risqueraient d'impressionner les couches suivantes. Puis une couche sensible au jaune forme l'image de la lumière jaune émise par l'objet, et enfin une couche sensible au rouge forme l'image rouge. Le traitement de cette triple image latente est complexe, et aboutit à la formation d'une image positive jaune dans la première couche, d'une image positive magenta (une sorte de violet) dans la couche intermédiaire, et enfin d'une image positive cyan (un bleu-vert très pâle) dans la dernière. Le filtre jaune est éliminé au cours du traitement par un bain dit de blanchiment. La superposition de ces trois images recrée l'image en couleurs normales de l'objet photographié.

L'appareil photographique

Il résulte de l'association d'une chambre noire et d'un film photosensible, c'est à dire de la surface capable d'enregistrer, de se souvenir de l'image qu'elle a reçue. Pour rendre le système réellement utilisable, on doit de plus ajouter, au minimum :

• Une lentille (ou un système de lentilles plus ou moins complexe selon la qualité d'image souhaitée, et qu'on appelle l'objectif) qui, en augmentant le pouvoir collecteur de l'ouverture, joue le rôle d'entonnoir à lumière et rend la chambre noire utilisable avec des temps de pose raisonnables, même quand la lumière ambiante n'est pas maximale.

• Un obturateur permettant de ne faire entrer la lumière que quand on le souhaite.

• Une ouverture circulaire de diamètre variable, appelée diaphragme, permettant de limiter si besoin est la quantité de lumière pénétrant dans la chambre noire.

• Un dispositif permettant de faire plusieurs photos et séries de photos sans avoir à renvoyer l'appareil à l'usine à chaque fois (c'était la solution peu pratique adoptée par George Eastman pour son premier "Kodak" de 1868, vendu 25 dollars chargé). Sur les appareils modernes, le film est en général enclos dans une petite cartouche qui le protège de la lumière entre la prise de vue et le traitement, et parfois même constitue son rangement définitif (comme dans le format dit APS(3)).

L'oeil est, sur le plan optique, d'une extrême simplicité : un "objectif" formé de deux lentilles simples (cornée/humeur aqueuse/cristallin), un diaphragme (l'iris), une surface collectrice d'image (la rétine). Il a toutefois deux caractéristiques que l'on ne sait absolument pas reproduire dans un appareil photographique :

• Il fait la mise au point sur l'objet en variant la courbure des faces de son objectif

• Il fait la mise au point de son image sur une surface sphérique.

Dans un appareil photo, on ne peut faire la mise au point qu'en déplaçant l'objectif, et on ne peut recueillir l'image que sur une surface plane; on ne connaît en effet aucune surface photosensible utilisable qui ne soit pas plate. Et là est bien la catastrophe pour les constructeurs : il est extrêmement difficile de réaliser un système optique qui donne une image vraiment plane. Ceci ne peut être obtenu, et encore de façon très imparfaite, qu'en empilant un nombre considérable de lentilles taillées dans des verres coûteux. Voici par exemple la coupe d'un objectif grand-angulaire (c'est à dire capable de photographier en une seule fois une scène très large et très haute). Il s'agit d'un cas extrême, mais la comparaison avec la simplicité apparente de l'oeil dont les performances sont assez comparables est saisissante.