5. A Câmera Escura

A Câmera Escura é um dispositivo utilizado para projetar a imagem de um objeto ou de uma cena sobre uma tela, através de um pequeno orifício. A imagem projetada é de cabeça para baixo e tem os lados esquerdo e direito trocados. Esse tipo de câmera é também conhecida como câmera pinhole (buraco de alfinete). Como mostrado na figura, a razão entre as alturas da imagem e do objeto é igual à razão entre as distâncias da imagem e do objeto ao orifício. Isso é simples de ser verificado por semelhança de triângulos. [m] \frac{h_o}{h_i} = \frac{d_o}{d_i} [/m]
A câmera escura era utilizada por artistas como um recurso para desenhar e pintar paisagens. Posteriormente, uma lente foi introduzida no lugar do orifício e isso evoluiu para o desenvolvimento das câmeras fotográficas com filmes.
Se o orifício for muito grande, a imagem formada é menos nítida, pois raios de luz provenientes de um mesmo ponto do objeto são projetados em diferentes pontos da imagem, como mostrado na figura. Isso produz uma imagem mais borrada. Quanto menor o diâmetro do orifício, mais nítida é a imagem, porém ela é menos intensa. Por outro lado, se o orifício for muito pequeno (algumas vezes o comprimento de onda da luz), o efeito da difração através do orifício passa a predominar e a imagem torna-se menos nítida.
Nestes experimentos, serão mostrados os princípios de formação da imagem de um objeto por um orifício e por uma câmera escura.
Experimento 1 Buraco de alfinete
O objeto utilizado neste experimento consiste de uma abertura em forma de "L", iluminado por uma lanterna de led. Também serão utilizadas uma folha opaca, preta, com um orifício e uma folha transparente, com um ponto escuro no meio. Inicialmente, aponte a lanterna para uma parede e ajuste o controle de foco da lanterna para que a imagem dos leds projetada sobre a parede fique o mais nítida possível.
Em seguida, na frente da lanterna, encaixe a peça com a abertura em forma de "L". Posicione a folha opaca com o orifício entre a lanterna e a parede. Depois de passar pelo orifício, a luz emitida pelo "L" produz uma imagem sobre a parede. Como é essa imagem em relação ao objeto?
Substitua a folha opaca pela folha transparente que tem um ponto preto no centro. Observe que, dessa vez, será projetada uma sombra do "L" sobre a parede. Isso acontece pois o ponto opaco, ao contrário do orifício, bloqueia todos os raios que incidem na direção dele. Dessa forma, ao invés de uma imagem clara, será formada a sombra do objeto.
Experimento 2 A câmera escura
Neste experimento, você montará uma câmera escura a partir do modelo mostrado na figura. Clique aqui para baixar o modelo para ser impresso. Recorte e cole as partes do modelo. Depois monte-o como indicado nas instruções. Para observar as imagens formadas por essa câmera, os objetos devem ser bastante claros, por exemplo, lâmpadas ou uma janela clara. Experimente com diferentes objetos. Analise o tipo de imagem que se forma. Como pode ser projetada, essa imagem é real.