Pinhole-camera in de natuurkunde
De eenvoudigste camera ter wereld, de pinhole-camera, bestaat uit slechts één (zo klein mogelijk) gaatje. En toch kan het worden gebruikt om de fysica van fotografische beeldvorming experimenteel te laten zien en verklaren.
Het principe van de pinhole-camera is fundamenteel oud. Zelfs Aristoteles zou tijdens een zonsverduistering aan optische beelden hebben gedacht hebben: Hij zat onder het bladerdak van bomen en ontdekte talloze foto's van de Zon sikkel. Hij realiseerde zich dat deze werden veroorzaakt door de kleine openingen in de bladeren als een direct beeld van de zon. Als camera obscura werd de pinhole-camera vervolgens door veel kunstenaars gebruikt om de meest realistische landschapsopnamen te maken. Want de beelden zijn verrassend scherp, maar vaak erg donker.
De pinhole-camera - voer je eigen natuurkunde-experiment uit
Voor dit eenvoudige, maar indrukwekkende experiment heb je alleen spullen nodig die je al in huis hebt.
- Prik met een iets dikkere naald een gat in het midden van een groot stuk stevig karton - dit is je pinhole-camera.
- Met dit karton kun je een omgekeerde afbeelding, bijvoorbeeld een kaars, projecteren op een stuk wit papier. Om dit te doen, verduistert u de kamer.
- Het natuurkundige experiment wordt echter nog indrukwekkender als je op een zonnige dag in een kamer met een raam bent.
- Ga op de muur tegenover het raam staan of zitten.
- Houd nu het karton met het gat verticaal in het licht en een stuk wit papier in de schaduw van de kaart achter het gat. Het invallende licht werpt een beeld (wederom ondersteboven) van het raam op het witte papier.
- Als alternatief kunt u de raamafbeelding natuurlijk ook op de tegenoverliggende muur werpen. De grote scherpte van de foto is verrassend.
- Als je het gat in het karton bijvoorbeeld vergroot met de punt van een potlood, wordt de afbeelding lichter, maar ook vager.
De constructie van een pinhole camera geeft je volledig nieuwe inzichten in de wereld van...
Je kunt trouwens een "echte" pinhole-camera bouwen uit een schoenendoos of een rond koffieblik. Een kant van de doos of In de doos zit het gaatje (ponsje in de deksel), aan de andere kant bevestig je transparant vetvrij papier (met plakband vastzetten) als scherm. Maak gaten van verschillende groottes van karton die je kunt gebruiken als hoes voor je pinhole-camera.
De pinhole-camera - zo werkt het
Om te begrijpen hoe het pinhole-camerabeeld tot stand komt, gaat u naar het straalmodel van het licht in de natuurkunde opbrengst.
- De lichtstralen komen in rechte lijnen vanuit elk punt van de kaars of het raam door het gat op het papier.
- Omdat het gaatje echter zo klein is, bereikt slechts een klein deel van dit licht het witte papier. In principe zou je je zelfs kunnen voorstellen dat vanuit elk gloeiend punt van de kaars of van het raam vallen slechts één (of slechts enkele) lichtstralen op het papier. Zo ontstaat het beeld.
- De afbeelding staat ondersteboven omdat het licht van de bovenkant van het venster door het gat gaat en vervolgens de onderkant van de afbeelding bereikt. Licht uit de lagere delen van het landschap bereikt de top.
- Met een klein gaatje is het beeld donker en scherp, omdat slechts enkele lichtstralen de afzonderlijke beeldpunten genereren.
- Als u het gat vergroot, wordt het beeld helderder. Verschillende lichtstralen creëren nu echter een beeldpunt, dat dan groter en dus vager wordt. Dit is duidelijk te interpreteren als een lichtkegel: hoe smaller deze kegel, hoe scherper het beeld.
Waar of misschien niet? in de 17e In de 19e eeuw zou er zo'n camera obscura hebben gestaan bij een park. Daar konden vooraanstaande bezoekers tegen betaling de (min of meer) amoureuze avonturen van de parkbezoekers aanschouwen. Wat daar te zien was, zou echter alleen in scène zijn gezet. Want terwijl de bezoekers in de donkere kamer stonden en geboeid naar de (stimulerende) foto's staarden, werden hun portemonnees gestolen.
