Logo Eksperymentarium 3Zs
Zademonstrujs
Zbudujs
Zobaczs
Camera Obscura
Jak wygląda aparat fotograficzny wie chyba każdy. W dzisiejszych czasach urządzenie to znajduje się na wyposażeniu telefonu (który tak naprawdę telefonem dawno być przestał a stał się uniwersalnym laboratorium uzbrojonym w najnowsze technologie, także te służące do rejestrowania obrazów...) W tej opowieści wrócimy się jednak do czasów gdy aparat fotograficzny (podobnie zresztą jak telefon) stanowił autonomiczny przyrząd stworzony do rejestrowania obrazów... a tak naprawdę – światła. Tak naprawdę technika przenoszenia widoku otaczającego świata i zamiany trójwymiarowej rzeczywistości w dwuwymiarowy obraz nie zmieniła się od początków fotografii. Zmienił się jedynie nośnik, materiał na którym obraz taki jest rejestrowany. Dziś jest nim coraz doskonalsza cyfrowa matryca, kiedyś była to światłoczuła taśma kinematograficzna, jeszcze wcześniej – szklana płyta pokryta wrażliwą na światło emulsją... a na początku tej drogi – matowa szybka, na której pojawiały się miniaturowe repliki obiektów, na które patrzyło oko kamery. O właśnie: kamera. Kiedyś tak nazywano aparaty fotograficzne, termin ten przetrwał do dziś, choć współcześnie zarezerwowano go raczej dla urządzeń rejestrujących ruchomy obraz. Camera Obscura czyli ciemnia optyczna (nazywana też kamerą otworkową lub ciemną komnatą). Niezwykle prosty instrument optyczny pozwalający uzyskać rzeczywisty obraz otoczenia, uznawany za praprapradziadka współczesnych aparatów fotograficznych. Urządzenie zbudowane jest w formie pudełka/skrzynki (z czarnym wnętrzem w celu zredukowania odbić światła). Na jednej ze ścianek znajduje się niewielki otwór (średnicy 0,3–1 mm) pełniący rolę obiektywu, a na drugiej (przeciwległej) matowa płyta szklana lub kalka techniczna.
 
Promienie światła, które wpadają przez otwór tworzą na matówce odwrócony i pomniejszony/powiększony obraz. Wstawiając w miejsce matówki kliszę fotograficzną (albo np. cyfrową matrycę) a otworek zastępując soczewkowym obiektywem – kamerę otworkową można transformować w aparat fotograficzny. Dodać możemy, że pierwsze konstrukcje tego typu powstawały w Starożytnej Grecji i w Chinach, a swoje prace w tej dziedzinie prowadzili m.in. Arystoteles i Euklides. Camera Obscura służyła astronomom do obserwacji Słońca i Księżyca, wykorzystywana była też przez artystów malarzy do wykonywania rysunków i kompozycji obrazów (szczególnie jako pomoc do wykreślania perspektywy). Stosowali ją między innymi tacy mistrzowie jak Leonardo da Vinci i słynny malarz widoków Warszawy – Canaletto...

Tyle historia, a jak to działa z optycznego i geometrycznego punktu widzenia? Na ekranie widzimy obserwowany przedmiot. Jego obraz jest odwrócony, ale zachowuje wszelkie proporcje poszczególnych części. Natomiast rozmiary obrazu zależą ściśle od odległości ekranu (matówki) od otworka (obiektywu). Obraz jest pomniejszony, gdy jego odległość od otworka/obiektywu jest mniejsza od dystansu dzielącego go od obserwowanego przedmiotu, powiększony – gdy odległość od otworka jest od odległości do obserwowanego przedmiotu większa... Proste? Najlepiej to oczywiście sprawdzić eksperymentalnie. A kiedy obraz i obserwowany przedmiot będą tej samej wielkości? Uwaga: kształt otworka nie ma tutaj znaczenia: może być okrągły, kwadratowy lub trójkątny, nie będzie miało to wpływu na jakość obrazu. Natomiast jego wielkość (średnica w przypadku okrągłego kształtu) już tak. Im większy otworek – tym bardziej nieostry obraz uzyskamy. Powstawanie obrazu w Camerach Obscura tłumaczymy prostoliniowym rozchodzeniem się światła. Zjawisko to działa także w dużej skali: na przykład w ciemnym pomieszczeniu, do którego wnętrza światło wpada przez dziurkę od klucza. A kto pamięta promienie światła słonecznego tworzące pod drzewami okrągłe plamy w słoneczny, letni dzień? Dlaczego okrągłe? Dlatego, że są to miniaturowe obrazy tarczy naszej gwiazdy dziennej wytworzone przez promienie przechodzące przez przestrzenie między liśćmi... Fizyka jest piękna, szczególnie ta obok nas. A teraz jak zwykle...