La photo-finish est une technique utilisée pour enregistrer le déroulement de certains événements susceptibles de se dérouler trop rapidement pour que l’œil humain puisse s'en faire une idée suffisamment précise.
Lorsqu'une action se produit dans un volume plus ou moins important, on peut prendre une série de photographies très rapprochées dans le temps pour enregistrer ses phases successives. On touche là aux techniques du cinéma et de la vidéo ultra-rapides qui permettent d'enregistrer plusieurs centaines, voire plusieurs milliers d'images par seconde. On fait ensuite défiler ces images à plus faible cadence afin de « revoir » ce qui s'est passé, non pas à vitesse réelle mais au ralenti. On étudie ainsi de nombreux processus industriels, l'explosion des missiles, le comportement des automobiles soumises aux « crash-tests », etc.
Dans le cas des compétitions sportives de type « courses » le problème est un peu différent car il s'agit de comprendre ce qui se passe non pas dans un volume étendu mais dans un espace très restreint limité idéalement à un plan correspondant à la « ligne d'arrivée », plan que les différents concurrents atteignent et traversent successivement. 
Pendant longtemps les arrivées ont été soumises à l'appréciation visuelle d'un ensemble de juges équipés de chronomètres et qui faisaient de leur mieux pour évaluer l'ordre d'arrivée des concurrents ainsi que les temps du vainqueur et de ses poursuivants. Un photographe placé sur la ligne d'arrivée était également chargé de prendre une photo qui, une fois développée, pouvait servir de référence, notamment en cas d'incertitude et/ou de contestation. La photographie des arrivées a été introduite lors des épreuves du 100 m des Jeux olympiques de Los Angeles, en 1932.
Malgré tout le soin apporté à ces opérations, il arrivait souvent que l'on se trouve dans l'impossibilité de départager les concurrents, certaines victoires ne tenant, selon l'expression consacrée, qu'à un fil. On a évidemment cherché à utiliser des méthodes plus précises, plus fiables et bien sûr moins onéreuses et plus simples à mettre en œuvre que la cinématographie ultra-rapide. 
La photo-finish argentique.
Au lieu de prendre une photographie instantanée de l'arrivée, avec un appareil conventionnel, on utilise une « caméra » spéciale munie d'une fente verticale très étroite (quelques dixièmes de mm), calée sur la ligne d'arrivée. L'appareil ne comporte aucun obturateur mais un système permettant de faire défiler le film devant la fente en même temps que les concurrents franchissent la ligne d'arrivée. Pour éviter de trop grandes déformations, on fait correspondre la vitesse de défilement du film à celle des mobiles qui passent devant l'appareil. Supposons par exemple que la distance de mise au point soir réglée sur 5 m et que la distance du film à l'objectif soit de 5 cm : l'image des concurrents défilera 100 fois moins vite que les concurrents eux-mêmes. S'il s'agit de l'arrivée d'une course de 100 m, la vitesse des concurrents est voisine de 10 m/s, le film défilera donc à 10 cm/s. 
Cette technique a été « consacrée » officiellement lors des Jeux olympiques de Mexico en 1968.
L'examen d'une photo-finish est de prime abord un peu déroutant. En effet, la photographie classique enregistre ce qui se passe à un instant donné dans un espace assez large qui correspond au champ photographié ; la photo-finish enregistre au contraire ce qui se passe au fil du temps dans une tranche très mince de l'espace, idéalement réduite à un plan immobile correspondant à la ligne d'arrivée de la compétition considérée.
Tout ce qui se trouve sur l'image obtenue correspond à la même très petite zone de l'espace mais on a en fait enregistré le défilement du temps, que l'on peut évaluer grâce à la graduation enregistrée sur le film en même temps que le défilement de l'image.
Les caméras spéciales comportaient un système de développement du film permettant d'obtenir une image lisible en moins d'une minute.
Notons aussi que l'on peut utiliser, notamment pour les courses de chevaux, un miroir placé de l'autre côté de la caméra, ce qui permet d'obtenir en même temps deux images « parallèles » sur le film ; cette précaution est utile dans le cas où l'un des concurrents viendrait à être masqué par les autres.
La photo-finish numérique.
De nos jours, on n'utilise plus que des appareils photographiques numériques, déclenchés par des lasers ou divers systèmes photoélectriques.
Le principe général est le même que précédemment mais contrairement à ce qui se passait avec les caméras-finish argentiques, il n'y a plus de fente ni de défilement de la surface sensible. Il suffit pour obtenir le résultat cherché de « découper » dans l'image fournie par le capteur une bande très fine, typiquement 1 024 pixels dans le sens de la hauteur et un seul dans le sens de la largeur. Un « cadenceur » permet d'enregistrer l'image correspondant à cette bande de façon périodique, à des intervalles de temps très brefs. En accolant à la queue-leu-leu toutes ces bandes, on obtient une sorte de « ruban » de 1 024 pixels de hauteur et de largeur variable selon la durée de la prise de vues.
Si le cadenceur est réglé de façon à enregistrer cette bande de 1 pixel de large à chaque millième de seconde, il s'ensuit évidemment qu'une largeur d'image de 1 000 pixels correspond à une durée de prise vue de 1 s, ce qui rend le chronométrage très facile. En revanche les images paraissent souvent très déformées ; pour éviter cet inconvénient il faudrait régler le cadenceur pour ajuster sa fréquence en fonction de la vitesse des concurrents, mais cet avantage esthétique, au demeurant inutile, nuirait à la facilité du chronométrage.
Utilisations et limites.
Aujourd'hui, la photo-finish est largement utilisée dans presque toutes les compétitions de courses (coureurs à pied, cyclistes, aviron, chevaux, lévriers, etc.). Cependant, pour la natation, on préfère utiliser des bandes tactiles car les phénomènes de réfraction dus à la présence de l'eau déforment les images au point de les rendre très souvent inutilisables ; cette méthode qui ne fournit bien entendu aucune photo, seulement un chronométrage, est rendue acceptable en raison de la vitesse de déplacement relativement faible des nageurs. À l'inverse pour les sports mécaniques tels que la formule 1 ou les courses motocyclistes, les vitesses très élevées conduisent à équiper les concurrents de boîtiers électroniques individuels qui permettent de les suivre avec une meilleure précision au moment des arrivées.

Photos-finish
Réfraction
Photographie/Personnalités/G/Cédric Gerbehaye