Камера-обскура
Камера обскура — в переводе с латыни «тёмная комната» — простейший прибор для получения оптического изображения предметов. Первыми камерами-обскура были тёмные комнаты с маленьким отверстием в одной стене для прохождения света и с экраном на противоположной стене, куда проецировалось изображение.
Мир через дырочку
Первые упоминания о возникновении перевёрнутого изображения на стене тёмной комнаты встречаются у последователей китайского философа Мо-цзы в IV в. до н.э.ВХ в. персидский учёный Ибн ал-Хайсам соорудил шатёр для наблюдения солнечного затмения. Не желая портить глаза, глядя на солнце, он проделал маленькую дырочку в пологе шатра и наблюдал изображение солнца на противоположной стене. Это была первая настоящая камера-обскура.
Луч — это направление распространения световой волны.
Всё наоборот
Как из света, проходящего сквозь маленькую дырочку, может возникнуть большое изображение, да ещё и вверх ногами? Ещё Ибн ал-Хайсам открыл, что солнечный свет распространяется прямыми лучами и сразу во все стороны. Так рисуют солнце дети — кружок с расходящимися во все стороны лучами. И от каждой точки любого освещённого предмета во все стороны исходят прямые лучи отражённого света. Из этого потока лучей некоторые попадают в отверстие камеры-обскуры. Лучи от точки, которая находится точно напротив отверстия, ложатся на стену-экран на своей высоте. Лучи от точек, которые находятся выше отверстия, оказываются внизу экрана, а лучи от нижних точек — вверху. Так на стене появляется перевёрнутое изображение.
Что такое свет?
Свет — это вид энергии, распространяющейся как электромагнитные волны. В однородной среде волна (луч) света идёт по прямой. Это видно по прямому лучу фонарика в темноте.
Световые волны бывают разной частоты и длины, и от этого зависит цвет света, который мы видим. Фиолетовый цвет — это наиболее короткие волны, которые мы можем воспринимать, а красный — самые длинные волны, видимые глазом. Человеческому глазу доступны 7 основных цветов спектра (цвета радуги), а также их переходные оттенки и смешения. Мы видим мир цветным, потому что освещённые предметы отражают световые волны разной частоты: трава отражает зелёные, одуванчик — жёлтые, клубника — красные. Чёрный цвет — это полное отсутствие света, а белый цвет — это смешение всех «цветовых» волн. Так свет, который льётся из окна и падает на стену, кажется нам белым, потому что он представляет собой смешение всех «цветовых» волн, отражённых предметами на улице.
Откуда картинка?
Почему свет, падающий из окна, образует на стене белое световое пятно, а проникая через узкое отверстие, создаёт картинку? Как уже было сказано, каждая точка объекта отражает свет во все стороны, т. е. испускает множество расходящихся волн (лучей). Через широкое окно от каждой точки объекта проникает много отражённых ею световых волн, достигающих экрана сразу во многих его точках. Так, в каждую точку экрана попадут волны всех цветов радуги, отражённые от разных предметов на улице.
Смешение цветовых волн даёт более яркий свет, а если много волн сложили свой свет в одной точке, она получит самый яркий — белый свет. Белое пятно на стене — это сложение всех цветовых волн. Через узкое отверстие проникает гораздо меньше волн от каждой точки, остальные волны наталкиваются на стену вокруг отверстия. Поэтому значительно больше волн достигает экрана, не пересекаясь с другими волнами, и, не смешиваясь, они отражают свой цвет на точке экрана. Рядом с одной точкой ложится цветная точка от другой волны, отражённой от соседней точки объекта на улице. Так, из цветных точек, как из мельчайшей мозаики, на стене собирается копия уличной картинки. Однако некоторые волны всё-таки пересекаются в одних точках экрана и от смешения бледнеют, поэтому отражение получается менее красочным, чем реальность.
Развитие идеи
По примеру Ибн ал-Хайсама многие астрономы наблюдали небесные светила через камеру-обскуру. В XV в. художник и изобретатель Леонардо да Винчи описал камеру-обскуру и придумал ей новое применение — для точного срисовывания натуры. Отверстие камеры Леонардо направлял на объект рисования, вместо экрана ставил холст и обводил отражённое на нём изображение. Возможно, именно так была им написана знаменитая «Джоконда». Многие художники эпохи Возрождения пользовались камерой-обскурой. Со временем камеры-обскуры уменьшились в размерах до переносных ящиков, в которых чёткость изображения усиливали линзы.
Праздные богачи превращали в камеры-обскуры свои комнаты и наблюдали на собственной стене уличную жизнь, как мы смотрим фильм в кинотеатре.
