Камера обскура своими руками физика

Как сделать камеру-обскуру своими руками: два подробных лайфхака

Камера-обскура, пинхол-камера, — известный уже несколько сотен лет человечеству прообраз фотоаппарата. В этой статье мы не только познакомимся поближе с ее историей и принципом действия, но и разберем, как сделать камеру-обскуру своими руками из подручных материалов несколькими способами.

Что такое камера-обскура

Камера-обскура (лат. camera — «комната», obscura — «затемненная, темная») — простейшее оптическое устройство, прообраз фотоаппарата. Ею может быть как коробочка или сундучок, на одной из стенок которого вырезан небольшой глазок- отверстие, а вместо другой натянут экран из полупрозрачного материала, так и темная комната с таким же небольшим глазком и экраном.

Другое название этого устройства — пинхол-камера (англ. pinhole camera — «камера, имеющая отверстие»).

Принцип действия камеры-обскуры

Перед тем как сделать камеру-обскуру своими руками, необходимо разобраться, как же она действует. Ее работа основана на известном со школы законе прямолинейного распространения световых лучей. Через отверстие-глазок камеры проходит множество узких световых пучков. Каждый из них оставляет на экране противоположной стенки световое пятно, равное в размерах глазку. Такие пятнышки от множества лучей накладываются друг на друга на поверхности экрана пинхол-камеры, тем самым создавая на нем оптическое отражение-копию предмета либо панорамы, находящейся перед этим своеобразным аппаратом.

Человеческий глаз и пинхол-камера

Камера-обскура, кстати, напоминает принципом своего действия человеческий глаз — изображение на ее экран попадает также через маленькое отверстие и вверх тормашками. Происходит это от того, что свет попадает и в глаз, и в аппарат под углом — лучи, отражающиеся от верхней части предметов, направлены вниз, а лучи, отражающие близкие к земле предметы, устремлены вверх. Внутри камеры они пересекаются, поэтому изображение на экране камеры получается перевернутым. В нашем организме картинку в правильное положение возвращает мозг, а в фотоаппарате — зеркало.

История пинхол-камеры

Как сделать камеру-обскуру своими руками, задумывались и наши далекие предки — впервые это явление заметил Аристотель еще в IV в. до н.э.

Легендарный Леонардо да Винчи первым описал алгоритм и механизм ее работы. Его изобретением в Средневековье пользовались художники — камера-обскура помогала им сделать картины-копии тех или иных объектов.

О том, как сделать своими руками камеру-обскуру в более «продвинутой» версии, ученые думали и позднее. В 1568 году принцип действия пинхол-камеры был усовершенствован — венецианский изобретатель Де Барбаро заменил экран плоско-выпуклой линзой. Это новшество существенно улучшало четкость и насыщенность изображения. Устройство было названо стеноп-камерой. Оно и стало ступенью к современному фотоаппарату.

Как сделать камеру-обскуру своими руками из коробки

Для изготовления собственной пинхол-камеры будет нужна:

• картонная коробка из-под чая или сока;
• тонкая полупрозрачная бумага — отлично подойдет калька или пергамент;
• ножницы;
• клей;
• скотч.

Итак, как сделать камеру-обскуру своими руками из коробки от чая, сока и т. д.:

1. Вырежьте на одной из стенок коробки небольшое оконце.
2. С помощью клея или скотча заклейте отверстие подходящим кусочком бумаги, превратив его в экран будущей камеры.
3. В середине противоположной стенки сделайте отверстие диаметром не более 1 мм. Воспользуйтесь для этого иголкой, булавкой, канцелярской кнопкой.

Вот и вся инструкция, подсказывающая, как сделать камеру-обскуру своими руками из коробки. Используйте свое изобретение в затемненном помещении — наводите его на яркий и контрастный источник света — например на горящую свечу. Ее перевернутое изображение должно будет отразиться на бумажном экране.

Как сделать камеру-обскуру своими руками: фотоаппарат

В этом лайфхаке мы разберем создание более сложной, но и более интересной пинхол-камеры, с помощью которой можно получать настоящие фотоснимки. Для начала соберите нужные материалы:

• алюминиевая баночка;
• кусок пластика;
• спичечный коробок;
• 2 «бочки» для фотопленки;
• сама фотопленка 35 мм;
• черная краска, кисточка;
• канцелярский ножик;
• изолента;
• иголка;
• ножницы;
• линейка;
• карандаш.

Как сделать камеру-обскуру своими руками, читайте далее:

1. Вырежьте окошко во внутренней части коробка. Рекомендуемый его размер — 36х24 мм. Его края можно как оставить небрежно рваными (это придаст необычный эффект будущему снимку), так и загладить пилкой или канцелярским ножиком.
2. Внутреннюю часть коробка полностью закрасьте черной краской. Используйте матовые, а не глянцевые красители.
3. Возьмите кусочек пластика, заострите его конец. Приклейте к «бочке» изолентой, как на фото, а острым кончиком зацепите отверстие фотопленки, предварительно вставленной в эту емкость. При перемотке будут слышны щелчки — для создания нового кадра нужно прокрутить пленку на 8-9 щелчков.

Вот мы и разобрали два способа, подсказывающие, как сделать камеру-обскуру своими руками. В последнем лучше для съемки использовать штатив, а затвор открывать на строго определенное время — в солнечную погоду на 6 секунд, в пасмурную — на 7-8 секунд.

Источник

Камера обскура своими руками физика

Гипермаркет знаний>>Физика>>Физика 7 класс>>Лабораторная работа № 9. Изготовление простейшего оптического устройства

Тема. Изготовление простейшего оптического устройства.

Цель работы: разобраться в принципе дейс­твия камеры-обскуры, изготовить камеру-обскуру и получить с ее помощью изображение светящегося объекта.

Оборудование: картонная коробка, полупро­зрачная бумага (пергамент, калька), канцелярс­кая кнопка, клей, ножницы, свеча (одна на класс).

Камера-обскура (или, как ее иногда называют, пинхол-камера) — одно из простейших оптических устройств”.

Схема действия этого устройства найдена в роботах древнегреческого фило­софа Аристотеля (IV в. до н. э.), а также китайского философа Mo Ти (V в. до н. э.). Камеру-обскуру считают предшественницей современного фотоаппарата.

Камера-обскура представляет собой сундучок, в одной из стенок ко­торого имеется небольшое отверстие, а на противоположной стенке — полупрозрачный экран.

_{Камера-обскура — от лат. camera — комната, obscura — темная. В современных музеях науки камера-обскура представляет собой комнату, куда могут заходить зрители. Пин­хол-камера — от англ. pinhole camera — камера с отверстием.}

Стенку с отверстием называют передней, так как именно ее поворачивают к рассматриваемому объекту. Стенка с экраном, на котором получается изображение объекта, называется задней.

Действие камеры-обскуры основывается на законе прямолинейного распространения света.

На рис. I вы видите объект AB и его изображение A₁B₁, полученное на экране камеры-обскуры К. От каждой точки объекта AB через отверстие О проходит узкий пучок света (чтобы не перегружать рисунок, показаны световые пучки, которые идут только от крайних точек объекта, — А и В).

Каждый из этих пучков создает на экране светлое пятнышко, форма кото­рого совпадает с формой отверстия. Такие пятнышки, накладываясь одно на другое, образуют на экране картину, воссоздающую контуры и детали объекта. Эту картину называют оптическим изображением объекта.

Необходимо указать, что на четкость полученного изображения влияет размер отверстия в передней стенке камеры. Максимальной четкости изображения удается достичь, когда каждая точка изображается опять-таки в виде точки. То есть чем меньшего размера пятнышки получаются на эк­ране, тем более резким будет изображение объекта.

Указания к работе

Прежде чем начать изготовление камеры-обскуры, приготовьте необ­ходимые материалы: картонную коробку (например из-под чая или сока), полупрозрачную бумагу (кальку или пергамент), клей, ножницы, канцеляр­скую кнопку.

1. Возьмите картонную коробку и вырежьте в одной из ее стенок небольшое окошко для экрана (рис. 2).

2. Закончите изготовление задней стенки камеры-обскуры, заклеив окошко калькой (рис. 3).

3. На противоположной стенке коробки с помощью канцелярской кнопки сделайте отверстие диаметром приблизительно I мм (рис. 4). Простейшая камера-обскура готова!

4. В затемненном помещении наведите камеру на зажженную свечу и полу­чите изображение пламени на экране.

5. Рассмотрите изображение. Обратите внимание на то, каким является это изображение: прямым или перевернутым, увеличенным или уменьшен­ным, четким или размытым.

6. Опишите полученное изображение.

• Анализ результатов эксперимента

Сделайте вывод, в котором укажите название изготовленного вами опти­ческого устройства, а также то, в чем заключается принцип действия этого устройства, на каком законе оптики этот принцип действия основывается.

1. Исследуйте, как влияет размер отверстия в передней стенке камеры-об­скуры на качество изображения.

а) расширьте входное отверстие камеры до 15 мм;
б) подготовьте отдельные листы картона с отверстиями 3 мм, 5 мм и 10 мм;
в) поочередно приставляя к передней стенке камеры листы картона с от­верстиями разного диаметра, наблюдайте за четкостью изображения.

Сделайте вывод, проиллюстрировав его пояснительным рисунком.

2. Усовершенствуйте свой прибор так, чтобы экран можно было передви­гать, приближая или отдаляя его от отверстия. Для этого воспользуйтесь такой же или большей по размеру коробкой.

Физика. 7 класс: Учебник / Ф. Я. Божинова, Н. М. Кирюхин, Е. А. Кирюхина. — X.: Издательство «Ранок», 2007. — 192 с.: ил.

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь — Образовательный форум.

Источник

Камера-обскура на шасси «Фотокора №1» — мой стенопно-пинхольный опыт

6 сентября 2021

Камера-обскура — фотокамера простейшей конструкции, прародительница современных фотоаппаратов, у которой в роли объектива выступает малюсенькое отверстие. Давно хотел «пощупать» эту технологию своими руками, и вот эти самые руки наконец-то до такого эксперимента добрались.

В сети есть масса ресурсов, посвящённых пинхолу, стенопу и прочим синонимам обскуры, где люди делают камеры из всего, что попало под руку: спичечных коробков, жестяных банок, коробок из под обуви, и прочего. Я же изначально не хотел опускаться до изготовления обскуры из подобного рода мусора — фотокамера должна быть фотокамерой. Так как у меня уже имеется опыт съёмки камерой «Фотокор №1», я решил рассчитать свою обскуру под этот агрегат. Во-первых, это удобно — открутил объектив, установил вместо него фольгу с дырочкой, и как белый человек пользуешься имеющимся затвором. Во-вторых, с собой на фотосет можно взять несколько заряженных кассет, и за одну фотосессию отснять несколько планов или дублей одного плана. Ну а если учесть, что «Фотокор» — это складная камера, то становится очевидным и удобство транспортировки камеры к месту съёмки (это может быть критичным, если предполагается выездная фотосессия).

Тяжело в учении: достаём линейку и калькулятор

В сети я без особого труда нашёл формулу для расчёта обскуры. Казалось бы, что тут рассчитывать — взял иголку, кляк дырку в фольге и вперёд. В принципе всё верно — такой подход вполне проканает, но мне хотелось добиться от своей обскуры максимально возможного для камеры такого типа разрешения. Дело в том, что обскура не даёт абсолютно чёткой картинки — итоговое изображение всегда несколько размыто. Именно поэтому, подобрав оптимальные параметры камеры, я хочу эту размытость минимизировать. Некоторые недалёкие люди в интернетах по теме обскур пишут что, мол, чем меньше диаметр отверстия, тем чётче картинка. Ну так вот это — неверное утверждение. Оптимальный диаметр отверстия, при котором достигается максимальное разрешение камеры-обскуры, зависит от фокусного расстояния камеры — расстояния от отверстия до плоскости, на которую проецируется изображение. При диаметрах отверстия больше или меньше этого значения разрешение камеры снижается.

Оптимальный диаметр отверстия камеры-обскуры можно рассчитать так:

где:
f — фокусное расстояние камеры-обскуры;
λ — длина волны света (для желто-зеленого цвета это 550 нм).

Чем больше фокусное расстояние камеры, тем больше оптимальный диаметр отверстия. Итак, нужно замерить расстояние от фокальной плоскости до внешнего края корпуса затвора на «Фотокоре» (предварительно выкрутив объектив).

Понятное дело, что меха у «Фотокора» можно значительно растягивать, увеличивая таким образом фокусное расстояние нашей обскуры, но я решил рассчитать диаметр отверстия под нерастянутые меха (то есть под просто разложенную камеру). Замеры показали, что фокусное расстояние такой обскуры равняется 150 мм, что чётко совпадает с диагональю кадра 9×12 см (очевидно что на гармошках вроде «Фотокора» расстояние от объектива в начальном положении до фокальной плоскости как раз и делалось под диагональ кадра). И это здорово!

Теперь остаётся только произвести расчёт:

Проделать в фольге на глаз отверстие в пол-миллиметра не составит никакого труда. Теперь можно посчитать относительное отверстие, которое является отношением фокусного расстояния камеры к диаметру отверстия:

Это значение поможет нам оценить время экспозиции при съёмке, только следует иметь в виду то обстоятельство, что на таких длительных выдержках (десятки секунд, минуты и более) у современных фотобумаг и фотоплёнок может обнаружиться нелинейность отклика на интенсивность освещения, поэтому теоретическая оценка времени экспонирования на основании рассчитанного выше относительного отверстия несколько условна. Короче говоря, первый пристрелочный снимок покажет, что к чему, и куда двигаться по части выбора выдержки.

Легко в бою

Снимать решил на фотобумагу, т.к. с ней работать гораздо удобнее, чем с листовой плёнкой — заряжать кассеты и проявлять снимки при красном фонаре гораздо удобнее, чем мучиться в полной темноте с листовой плёнкой.

Фотобумага участвующая в эксперименте

Исходя из рассчитанного выше значения относительного отверстия обскуры и своего опыта съёмки на фотобумагу, я умозрительно прикинул выдержку для первого пристрелочного снимка: 5 минут — выдержка, конечно, адовая. Ну что же, это всё были чисто теоретические прикидки, теперь же пора переходить к практике.

На очередных выходных я выкрутил у своего фотокора объектив (и переднюю, и заднюю его часть) и на его место с помощью канцелярских резинок прикрепил заглушку из пищевой фольги, в которой иголочкой проделал отверстие диаметром явно меньше одного миллиметра, но больше полумиллиметра.

«Объектив» обскуры

После этого, развёл химикаты для проявки фотобумаги и подготовил себе в бане фотолабораторию.

Для фотолаборатории места лучше чем парилка бани не найти 😊

Погода начала сентября, конечно, всячески пыталась сорвать фотосъёмку, но, не смотря на то, что на протяжении всего дня каждые 5-10 минут дождь сменялся ярким солнцем, а солнце — дождём, я всё таки отснял достаточное количество дублей.

Камера во время экспонирования очередного дубля — дождь фотографии не помеха!

Зная по собственному опыту, что фотокоровские кассеты при выдвинутом шибере немного подсвечивают плёнку/бумагу, я стал на время экспонирования очередного снимка накрывать камеру жилеткой. Это даже позволило мне на некоторых дублях полностью вытаскивать шибер, не боясь засветок через оставшуюся от него щель.

Результаты

Переходя к разбору результатов, сразу оговорюсь, что я не заморачивался с обращением фотобумаги, а сознательно снимал в негативе под сканирование на планшетном сканере с последующим обращением снимков в Фотошопе.

Итак, первый пристрелочный дубль.

1-ый пристрелочный кадр — выдержка 5 мин.

По части экспозиции для первого пристрелочного снимка очень даже неплохой результат, хотя и несколько недодержано.

2-ой пристрелочный кадр — выдержка 20 мин.

Теперь экспозиция более-менее адекватная, но имеются дефекты эмульсии (видимо, царапнул шибером), а так же, из-за того, что я покрыл камеру жилеткой, немного опустился шибер и частично закрыл нижнюю часть кадра. Получив таким образом представление о том, какого порядка должна быть выдержка для съёмки моей обскурой на фотобумагу, сделал ещё несколько снимков.

Баня/фотолаборатория — выдержка 10 мин.

Фрагмент крупнее

Дом — выдержка 10 мин.

На последнем фото хорошо видно, как сильно размыты макушки деревьев на заднем плане, что, понятное дело, связано с очень длительной выдержкой в сочетании с ветром.

Фрагмент крупнее

Рассматривая результаты съёмки, в голову пришла мысль, что разрешние моей обскуры очень близко к разрешению моего зенитовского объектива Гелиос-44 (экземпляр родом из 90-х) на f/2 — хорошая обскура, плохой объектив 😬.

Для того, чтобы сравнить угол охвата получившейся обскуры с углом охвата родного фотокоровского объектива (135 мм), я установил объектив на своё место, и сделал снимок с той же точки, с которой был сделан последний кадр с домом.

Кадр, снятый обскурой (слева) и кадр, снятый с объективом 135 мм. (справа)

Сравнив масштабы получившихся изображений на этих двух фотографиях, вполне можно заключить, что угол охвата у моей обскуры (фокусное расстоянием 150 мм) весьма похож на угол охвата 150-миллиметрового объектива. Кстати, кадр, снятый с объективом экспонировался 2 сек. при f/6.3, и при этом получился явно пересвеченным.

И ещё одно интересное наблюдение: на снимке, сделанном с объективом присутствует явное виньетирование внизу кадра (замечал такое за Фотокором и раньше), при том что снимок обскурой такого изъяна не имеет. Ну а то, что снимок с объективом имеет меньший контраст, скорее всего связано с тем, что я ошибся с экспозицией этого снимка (явный пересвет).

Подведение итогов

Результаты данного эксперимента позволяют объективно оценить разрешающую способность обскуры, рассчитанной по приведённой в начале данной статьи формуле. Конечно, для визуальной оценки влияния диаметра отверстия на разрешение обскуры, было бы хорошо сделать тестовые снимки с отверстиями меньше и больше рассчитанного значения, но погодные условия не позволили провести подобный эксперимент. Да и вообще, учитывая длительность выдержек (от 5 до 20 минут), у меня на это просто не хватило времени.

В заключении скажу, что результаты проведённого эксперимента я считаю вполне удачными, и теперь у меня есть подтверждённое практикой представление о длительности выдержки при съёмке подобной обскурой на фотобумагу, а кроме того, я получил огромное удовольствие от самого процесса съёмки на фотобумагу 😊.

Если у вас есть ко мне вопросы касательно описанного выше эксперимента, то вы можете задать их в комментариях к этой заметке, а я обязательно постараюсь на них ответить.

Источник