TP Photographie Numérique

Introduction

• Question principale : Est-ce que le phénomène de diffraction impacte la qualité photographique d'une photo dans certaines situations ?
• Diffraction par ouverture circulaire : Cercle lumineux entouré d'anneaux dont l'intensité diminue.
• Largeur de la tâche centrale : Distance entre les deux premières extinctions où l'intensité lumineuse est nulle.
• Photosites & diaphragme : Capteur photographique fait de photosites de 5 micromètres. Impact sur qualité si tâche centrale > 2 fois taille d'un photosite.
• Longueur d'onde du laser : 650 nanomètres.

Objectifs

1. Déterminer la largeur L de la tâche centrale de diffraction pour une ouverture de diamètre A = 100 micromètres et distance écran = 2 mètres.
2. Utiliser différents matériels et logiciels pour capturer et analyser la figure de diffraction.
3. Modéliser les résultats et vérifier la cohérence avec un programme Python.
4. Conclure sur l'impact de la diffraction sur la qualité photographique.

Materiel

• Écran translucide avec distance connue et graduations.
• Logiciel de traitement d'image (Salsagy).
• Source laser.
• Caméra pour captation.
• Ouverture circulaire.
• Mètre ruban ou règle.

Procédure

1. Placement :
   • Laser en face de l'ouverture circulaire.
   • Ouverture circulaire à 2 mètres de l'écran.
   • Caméra webcam à 10 cm derrière l'écran translucide.
2. Capture :
   • Utiliser le logiciel de capture d'image pour obtenir la figure de diffraction nette.
3. Analyse :
   • Utiliser Salsagy pour définir l'échelle de la figure de diffraction grâce aux graduations visibles.
   • Mesurer la largeur L de la tâche centrale.
   • Utiliser la fonction "ligne de coupe" pour obtenir l'intensité en fonction de l'abscisse.

Modélisation avec Python

1. Graphique L en fonction de 1/A :
   • Remplacer les valeurs expérimentales : Diamètre = 100 micromètres, L = 3,5 cm.
   • Compléter la relation pour obtenir 1/A.
   • Tracer le graphique sans ajustement de la droite.
   • Ajuster la modélisation avec le coefficient directeur estimé (0,16 / 50 000 = 3,2 x 10^-6).
2. Graphique L en fonction de 1/A² :
   • Compléter les valeurs : L = 3,5 cm.
   • Relation pour 1/A² : 1/(A²).
   • Obtenir une courbe pour identifier la meilleure modélisation.

Résultats et Conclusions

• Modèle retenu : L = K / A (proportionnel à 1/A).
• Calcul du paramètre k : 3,2 x 10^-6 m².
• Conséquence sur la qualité photo :
  • Taille diffraction > 2 fois taille photosite = impact sur photo.
  • Largeur tâche centrale = 22 micromètres.
  • Taille photosite = 5 micromètres. 5 x 2 = 10 micromètres.
  • Donc 22 micromètres > 10 micromètres = impact sur qualité.

Conclusion : La diffraction impacte la qualité photographique dans cette situation.

Fin du TP

• Démonter le montage et ranger.
• TP réussi. À la prochaine !