CÂMARA ESCURA & MÁQUINAS
FOTOGRÁFICAS
Wenderson Rodrigues - Viçosa, 29 de dezembro de 2017
OBJETIVOS
Este experimento tem por objetivo a construção de uma câmara escura,
analisar o processo de formação de imagens e, com isso, explicar o
funcionamento de câmeras fotográficas.
CONTEXTO TEÓRICO
Hoje, um número muito
grande de pessoas possui uma câmera fotográfica. Trata-se de um aparelho fundamental para o registro e preservação de momentos importantes, de
diferentes culturas, da flora e fauna do nosso planeta, registro de corpos
extraterrestres, entre outros, contribuindo muito para a preservação da
memória histórica da nossa civilização. Sendo elas digital ou analógica, o princípio básico de funcionamento desses instrumentos é pouco conhecido pelo seus usuários. Aqui será apresentado um experimento básico sobre câmara escura, afim de contextualiza-lo com o funcionamento das câmeras digitais.
Segundo os princípios da óptica geométrica,
os raios de luz se propagam em linha reta. Esse princípio fundamental foi estudado a mais de três
séculos atrás, por volta do século XVI e XVII, cujos principais
cientistas envolvidos, na época chamados de filósofos naturais, são Willebrord van
Roijen Snell, René Descartes, Augustin Jean Fresnel, Pierre de Fermat. Na câmara escura,
todos os raios de luz que provem de um objeto passam através de um pequeno
orifício e atinge um anteparo, onde é projetada a imagem do objeto.
Verificaremos esse funcionamento a seguir.
MATERIAL
- Uma caixa de papelão pequena, uns 10 centímetros de lado (imagem abaixo)
- Um prego; uma vela; uma folha de papel vegetal translúcido; cola; Tinta preta e pincel.
METODOLOGIA
Pinte todo o interior da caixa com a tinta preta. Em uma das laterais faça um orifício no centro,
cujo diâmetro deve ser de um milímetro, use um prego aquecido para isso. Na
parte oposta ao orifício, recorte o papelão de modo a deixar uma abertura,
preferencialmente com a área um pouco menor daquela da face do orifício, para
colar o anteparo (folha de papel vegetal recortada). Recorte um pedaço do papel
vegetal e cole nessa abertura, de modo que o papel vegetal (anteparo) fique bem
esticado, o que proporcionará uma imagem nítida. Cole o anteparo. Feche a caixa com a tampa e passe fita adesiva lacrando-a, para impedir que a caixa
seja aberta e entre luz além da do orifício. Observe as fotos a seguir:
A última foto mostrada acima é da caixa já pronta. Foi colado papel
camurça no lado externo da caixa para deixa-la mais bonita.
EXPERIMENTO 1 – Formação de imagens.
Primeiramente posicione a vela e a
câmara até que se possa observar uma imagem sendo formada no antepara. Note
como a imagem é formada. Mantendo a vela em uma dada posição, movimente a
câmara aproximando-a e afastando-a da mesma e, ou, mantenha a câmara fixa e
movimente a vela. Note que a imagem formada no anteparo se modifica para
posições diferentes. A imagem do lado esquerdo mostra o arranjo experimental e
a do lado direito a imagem da vela formada no anteparo.
Com as medidas das distâncias da vela
até o orifício e do orifício até o anteparo da câmara e os tamanhos da chama
(objeto) e da sua imagem formada no anteparo pode-se verificar algumas relações
matemáticas importantes que descrevem o princípio de funcionamento da câmara
escura e também das máquinas fotográficas. A única e fundamental diferença é
que as máquinas fotográficas usam lentes, o que proporciona maior coleta de luz
do objeto a ser fotografado e, assim, se tem uma imagem mais clara e
nítida. O tratamento matemático quando se tem lentes incluí, na sua descrição, as leis de Snell da refração. Abaixo segue um esquema exemplificando como é formada a imagens nas
câmaras escuras (sem lentes).
A equação (1) relaciona os tamanhos do
objeto $y$ e da imagem $y'$ com as distâncias objeto/orifício $p$ e orifício/imagem $p'$. O sinal negativo é uma convenção para
imagens invertidas. Note que essa relação matemática é válida graças a um
princípio fundamental da ótica geométrica, o da propagação retilínea da luz, pois, assim, se modela o problema utilizando triângulos (a hipotenusa dos triângulos (raios de luz) é uma reta). Observe
também que esse problema e vários outros da óptica geométrica é solucionado por
semelhança de triângulos, o que, nesse caso, recaiu na equação (1). Sabe-se,
agora, com os estudos da Relatividade Geral desenvolvidos por Albert Einstein
que a luz não se propaga em linha reta quando viaja sobre a influência de um campo
gravitacional, todavia essa curva que a luz faz só é perceptível quando
deslocada por corpos muito massivos, tais como estrelas ou buracos negros.
Sendo assim, despreza-se a influência do campo gravitacional terrestre e
dos astros que nos circundam e consideraremos o princípio da propagação
retilínea da luz ao longo de todo seu percurso.
As máquinas fotográficas antigas, antes da
inversão das maquinas digitais, eram basicamente uma câmara escura acrescida de
uma lente no lugar do orifício, que servira para coletar mais luz do objeto a ser fotografado.
As imagens abaixo mostram um exemplo de câmera desse tipo, modelo: Polaroid Colorpack 80. A câmera aberta não
é oca e a parte vermelha é o local onde se coloca o filme para registrar a
imagem que já saia revelada da máquina.
ATUALIZANDO
