Září 2022 - Camera obscura
Září 2022 - Camera obscura
Naše první setkání na novém místě se neslo ve znamení světla a tmy. Vyrobili jsme dva typy camery obscury. První z nich slouží pro seznámení s pojmy předmětová a obrazová vzdálenost, velikost předmětu a obrazu a zvětšení. Tuto pomůcku je možné použít pro první hodinu optiky, protože názorně ukáže, co znamenají do této chvíle abstraktní slova jako předmět, obraz, zvětšení.
Pro zájemce a zejména pro úvodní slovo v hodině na téma zobrazení a k čemu potřebujeme vlastně tu dírku a proč nemůžeme pozorovat svíčku "jen tak", doporučuji jako vždy výbornou část učebnice [1] - realisticky.cz (případně podobnou pasáž ve SŠ učebnici na témže webu).
Teoreticky je camera obscura popsána v [2] a [3]. Kdo má k dispozici fotoaparát s výměnným objektivem, může vyzkoušet první experiment: pomocí kulaté krytky na otvor pro objektiv nakreslíme na černou čtvrtku kolečko, uprostřed uděláme špendlíkem malou dírku a kolečko vystřihneme a poté zalepíme na foťák (Obr. 1).
Obr. 1 - Zrcadlovka s černým papírem a dírkou místo objektivu
Tímto způsobem můžeme na úvodní hodině ukázat, že se dá fotit i bez objektivu, pouze přes malou dírku (Obr. 2), ale výsledek samozřejmě není tak ideální jako při použití objektivu. Obraz je rozmazanější (tím víc, čím větší je dírka) a je potřeba exponovat v řádu sekund (tím déle, čím menší je dírka).
Obr. 2 - dírkový "objektiv" s digitální zrcadlovkou
Obr. 3a - dírka o průměru 1 mm
Obr. 3b - dírka o průměru 0,3 mm
Delší doba expozice může ovšem být výhodou. Pokud třeba fotíme v místech, kde nechceme vidět lidské postavy (typicky turistická místa), pak necháme exponovat snímek několik minut a na výsledném snímku uvidíme pouze statické objekty jako budovy či sochy a pohybující se objekty (lidé, auta) vidět nebudou.
K výrobě camery obscury můžeme použít prakticky libovolnou krabičku, ruličku od toaletního papíru, plechovku atd. Jednu stranu proděravíme dírkou o průměru cca 1-3 mm (případně otevřenou podstavu pokryjeme alobalem, do kterého uděláme dírku), druhá strana je pokrytá stínítkem - například pečícím papírem. Pak jen stačí zapálit svíčky, zatemnit místnost a zhasnout a pozorovat mihotající se obraz plamene svíčky, který se zobrazí na stínítku.
Obr. 4 - spodní část camery, stínítko z pečícího papíru, obraz svíčky na stínítku.
Úvodní otázky: Je obraz svíčky převrácený, nebo přímý? Jak závisí velikost obrazu na vzdálenosti dírky od plamene?
Před nebo po této aktivitě můžeme použít pracovní list, kde se žáci naučí kreslit paprsky, zakreslovat obraz a měřit jeho velikost a procvičí si značky i dále používané termíny obrazová a předmětová vzdálenost, velikost předmětu a obrazu, zvětšení.
Obr. 5 - výroba solarografu před odchodem do tmy...
Druhá camera obscura, kterou jsme vytvořili, je tzv.
solarograf pro zobrazení stopy Slunce na obloze v průběhu několika
měsíců. Je to v našem podání hliníková plechovka od piva/limonády s
malou dírkou, u které ostrým nožem, třeba odlamovacím, otevřeme víčko, vložíme dovnitř fotopapír a
pořádně zalepíme černou elektrikářskou páskou, aby dovnitř nemohlo
proniknout parazitní světlo či případně i voda, pokud bude camera venku.
Práce s fotopapírem je samozřejmě nutná ve tmě (nemusí to být absolutní
tma, ale spíš takové příšeří třeba se slabou žárovkou v koutě nebo
lehce otevřené rolety, ať je vidět na to, co děláme). Bára Mikulecká
vytváří solarograf z černé krabičky od fotofilmu (35 mm), do které
provrtá dírku o průměru cca 0,5 cm a přelepí alobalem, do kterého
propichuje minidírku špendlíkem.
Takto vytvořenou cameru umístíme směrem na jih, dobře zajistíme třeba vázacím drátem nebo lepidlem, aby se nemohla pohnout a odstraníme krycí pásku z dírky a necháme několik měsiců exponovat.
Těšíme se, až za pár měsíců naskenujeme naše výsledky a příště v říjnu 10.10. 2022 u přeměn energie na viděnou.
Zde jsou fotky ze setkání pořízené přes dírku (příště trochu zapracujeme na kvalitě, ale obraz tam je) :
Bonus:
Zástupce školy a účastník setkání, Mgr. Martin Horyna nám předvedl experiment, který provádí se svými žáky: výpočet hybnosti diaboly vystřelené vzduchovkou a tím i výpočet rychlosti půlgramové diaboly a dále výpočet zvýšení vnitřní energie kyvadla. Pracovní list je k dispozici ke stažení.
Pěkné je převedení obtížně měřitelného vertikálního posunutí závaží (přeměna kinetické energie na zvýšení potenciální energie) na výrazně větší horizontální posunutí (viz pracovní list).