On approche l'œil de la petite ouverture, et la scène apparaît au fond de la boîte la tête en bas, le ciel posé sur le sol et la gauche échangée avec la droite. Cette inversion surprend toujours, et pourtant elle découle d'une règle très simple sur la façon dont la lumière voyage.
La réponse tient en une idée que l'on peut suivre du doigt, sans formule ni optique compliquée, la même qui fait fonctionner tout appareil photo à sténopé.
La lumière voyage en ligne droite
Tout part d'un constat que l'on vérifie chaque jour, sans y penser : un rayon de lumière file tout droit. Quand le soleil traverse une fente entre deux volets, on voit ce trait net et rectiligne traverser la pièce, et c'est exactement ce comportement qui explique l'image renversée.
De chaque point de la scène éclairée partent des rayons dans toutes les directions. La paroi de la chambre noire les arrête presque tous, sauf ceux qui trouvent le passage du petit trou.
Pourquoi les rayons se croisent au trou
Le trou est si étroit qu'il ne laisse passer, pour chaque point de la scène, qu'un mince filet de lumière. Et comme ces rayons vont tout droit, ils sont forcés de se croiser en franchissant l'ouverture.
Imaginez un arbre devant la boîte. Le rayon qui part de sa cime descend en ligne droite vers le trou, le franchit en continuant sur sa lancée, et vient donc frapper le bas de la paroi du fond. Au même instant, le rayon parti du pied de l'arbre monte vers le trou et termine sa course en haut du fond.
Les deux trajets se sont coupés au passage de l'ouverture, comme deux routes qui se croisent en un seul point. La cime se retrouve en bas, le pied se retrouve en haut, et l'image entière bascule.
Haut bas et gauche droite à la fois
Ce croisement ne joue pas dans une seule direction. Ce qui vaut pour le haut et le bas vaut aussi, exactement de la même manière, pour la gauche et la droite : le rayon venu de la gauche de la scène ressort à droite du fond, et inversement.
L'image est donc renversée de haut en bas et de gauche à droite en même temps. C'est une rotation complète de la projection, et non un simple miroir, ce qui explique qu'un texte placé devant la boîte apparaisse à la fois à l'envers et inversé.
Pour remettre l'image à l'endroit, il suffit donc de la faire pivoter d'un demi-tour : sur une photo au sténopé, on tourne le tirage ou le fichier numérisé de 180 degrés, sans avoir besoin de miroir.
| Point de la scène | Image sur le fond |
|---|---|
| Haut | Bas |
| Bas | Haut |
| Gauche | Droite |
| Droite | Gauche |
Le même phénomène que dans l'œil
Notre propre œil fonctionne ainsi : le cristallin projette sur la rétine une image renversée, et c'est le cerveau qui la remet à l'endroit pour nous.
La chambre noire, elle, n'a pas de cerveau pour corriger quoi que ce soit, et c'est pourquoi on observe la scène telle que la lumière la dépose, la tête en bas.
Ce phénomène d'image projetée par un trou est observé et décrit depuis l'Antiquité, bien avant la photographie, de Mozi à Ibn al-Haytham. La camera obscura a longtemps servi à observer ou à décalquer cette image renversée, sans jamais rien enregistrer par elle-même.
Et pour le reste du mécanisme
L'inversion n'est qu'une facette de ce qui se joue derrière le petit trou. La netteté de l'image, la profondeur de champ ou le rôle exact du diamètre relèvent du fonctionnement optique complet, détaillé dans l'article qui explique comment marche un sténopé.
Retenez seulement que plus le trou est petit, plus le filet de lumière venu de chaque point est mince et l'image nette, jusqu'à ce que la diffraction, qui étale la lumière dans une ouverture trop étroite, la brouille à nouveau.
Pour le voir de ses propres yeux, rien ne remplace l'expérience : il suffit d'une boîte fermée percée d'un trou pour retrouver, au fond, cette image renversée que la lumière dessine toute seule. Le sténopé mini labo Sténoflex permet de vérifier tout cela par soi-même, avec la boîte, le papier et les bains fournis.
Eric Marais — Photographe, auteur de deux ouvrages sur le sténopé (éditions Pearson) et créateur du Sténoflex. Il anime depuis l'origine des ateliers d'initiation au sténopé et au développement argentique.