A PRIMEIRA

"MÁQUINA FOTOGRÁFICA" (~)"""'---""Maria Augusta do Vai Mazzini

Fundação Brasileira para o Desenvolvimento do Ensino de CiênciasFUNBEC

Instituto Brasileiro de Educação. Ciência e Cultura

IBECC

A óptica é uma parte fascinante da Física, mas, como todas asoutraspartes dessaCiência,parece bastante enigmáticapara amaioria dos alunos. Surgem, então, aquelas perguntas entedia-das (ou agressivas...): "0 que vou fazer com isso?" "para queserve tudo isso?"Para evitar essa impressão de que a Ciência é algo distante esem interesse, certos temas podem ser introduzidos através deexemplos práticos, capazes de despertar nos alunos a curiosi-dade pela compreensão dos fenômenos físicos. É o que tenta- .mos fazer neste artigo, propondo que se use a construção deuma câmara escura para iniciar o estudo da óptica. No funcio-namento da câmara, intervêm os fenômenos ópticos básicosque serão observados e analisados no prosseguimento docurso, a saber: propagação, reflexão e refração da luz.Convém lembrar, entretanto, que a apresentação de um exem-plo de aplicação prática não torna mais fácil a compreensãodos fenômenos físicos. Este é outro problema, cuja solução en-volve, entre outras coisas, a observação direta dos fenômenos,em atividades de laboratório bem conduzidas e bem explora-das. Para isso, no caso da óptica, indicamos um dos Cadernosde Ciências preparados e editados pelo CECISP:o caderno Luze Som.Para o trabalho com a câmara, o professor pode reproduzir edistribuir aos alunos os textos / e 1/ que seguem. O texto I/Idestina-se ao professor.

I - COMO NASCEU E EVOLUIU A CÂMARA ESCURA

Você já observou, alguma vez, estando, duranteo dia num quarto escuro (com a janela fecha-da), a imagem de objetos que estão do lado defora, projetada no teto ou na parede oposta àjanela?

Cientistas e curiosos, talvez levados por obser-vações desse tipo, construíram a máquinafotográfica mais primitiva de que se tem notícia:a câmara escura.

Ela era constituída basicamente por um quartoescuro com um pequeno orifício numa das pare-des. Uma pessoa, no interior desse quarto, conse-guia ver imagens de uma parte da paisagem ilu-

minada - a parte situada do lado de fora, emfrente à parede em que se encontrava o orifício.Essas imagens apareciam "de cabeça para bai-xo".

Esse tipo de câmara já era conhecido no sé-culo X. Nessa época, um cientista árabe, Alhazende Bastha, escreveu sobre o fenômeno de for-mação, projeção e inversão da imagem. Ele usoua câmarq escura para estudar um eclipse solarque não podia ser observado a olho nu.

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Fig. 1 - Este modelo de "Câmara Escura", tipoquarto, data da época do Renascimento. Eradesmontáve/, podendo, assim, sertransportada. Para se entrar no quarto, haviauma porta, que, depois de fechada, vedava aclaridade de fora.

No século XVI, esse tipo de câmara foi nova-mente descrito por Leonardo Da Vinci.

Ainda no mesmo século, a forma de câmaraescura, tipo quarto, foi substituída por câmarasportáteis que nada mais eram que caixas demadeira, pintadas de preto no interior, totalmentefechadas, com um orifício em um dos lados euma tela no lado oposto. Além disso, foram intro-duzidas diversas inovações.

Uma delas, sugeridas por Girolano Cardano em1550, fazia com que o pequeno orifício fossesubstituído por outro maior, onde se adaptavauma lente convergente, obtendo-se, assim, maiorbrilho e maior nitidez da imagem.

Este tipo de câmara tornou-se muito populargraças a Giovanni Batista Della Porta, cientista eescritor, que, em 1558, fez uma descriçãodetalhada da câmara para desenhos de contornose sombras.

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Fig. 2 - Primeiro desenho ocidental conhecidode câmara escura, feito por Gama Frisius, em1544.

EIIl 1568, Daniello Barbiero introduziu o usodo diafragma, sistema que permitia a reguiagemda luminosidade, melhorando assim o contraste.

Na segunda edição de seu trabalho, Della Por-ta introduziu um espelho plano, a 459 de incli-nação, localizado em frente à lente, dentro da câ-mara, para refletir os feixes luminosos, fazendocom que a imagem aparecesse direita numa tela,localizada, agora, na tampa da caixa.

Ainda preocupado com a inversão da imagem,Ignazio Danti. em 1573, colocou um espelhocôncavo atrás da lente. Em 1685, Johan Zahansugeriu o uso de uma tela de vidro fosco.

Todas essas inovações popularizaram aindamais a câmara escura no meio artístico. Ela erausada. principalmente. para reprodução e cópiadireta de imagens projetadas na tela.

Paralelamente. a Química trabalhava com ossais de prata. verificando que eles escureciamquando. eram expostos ao Sol. O fenômeno eraatribuído ao calor e não à luz.

Foi o alemão Johann Henrich Shulze. professorda Universidade de Halle. quem, em 1727. des-cobriu que o escurecimento dos sais de prata eradevido à luz e não ao calor.

Até então. não se havia pensado em juntarestas propriedades dos sais de prata à câmaraescura. para se obter o que mais tarde seria cha-mado de fotografia.

Foi então que Louis Jacques Mandé Daguerre.um francês, pintor de paisagens. fabricou, em1839. a primeira câmara fotográfica propriamen-te dita: o "daguerreótipo". Ela possuía uma lente.um obturador ou diafragma. um vidro semi-opaco

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Foto obtida com clmara escura de oriflcio, pelaprofessora Verenice Leite Ribeiro, na FUNBEC.

traseiro e um suporte para as placas sensíveis(placas tratadas com uma solução de prata e iô-do). Além disso, a câmara era composta de duascaixas que deslizavam uma dentro da outra, o quepermitia a focalização da imagem. que aindaaparecia no vidro sem i-opaco traseiro.

Era necessária uma exposição de 15 a 20minutos à luz do sol, para se obter uma fotografiacom o daguerreótipo.

Mas o daguerreótipo foi apenas o início.Willian Henry Fox Talbot. um cientista amador bri-tânico. em 1840. a partir das idéias de Daguerre.desenvolveu um tipo de câmara fotográfica quese aproxima mais das que usamos atualmente: ocalótipo. mais tarde, talbótipo. onde a placa decobre era substituída por um papel tratado comuma solução de sais de prata e iôdo.

Atualmente. temos os mais diversos modelosde câmaras fotográficas que produzem tantofotos em preto e branco. como coloridas. Masnunca devemos nos esquecer de que elas deri-vam da primitiva câmara escura.

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Foto obtida com câmara escura de orifício. Ex-posiçâo de 5 minutos. Dilmetro do orifício:aproximadamente 0,33 mm. Distlncia entre achapa sensível e o orifício: aproximadamente11,5 cm. lIúminação com fotollmpada n9 2,em refletor situado a 25 cm e dirigido umpouco para cima do teclado. Note-se não ape-nas a nitidez, mas também a profundidade decampo.

11 - CONSTRUA VOC~ MESMO UMA CAMARA ESCURA

Na construção da câmara. você seguirá os pas-sos históricos, obtendo. na primeira etapa. ape-nas borrões e, na última, imagens nítidas. Antesde iniciar a construção da câmara, você precisarádeterminar, aproximadamente. a distância focalda lente que será usada.

Material necessério

. 1 lente convergente (de lupa ou de óculos depessoa hipermétrope.)

. 1 lâmpada de incandescência. com bulbo. transparente

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. 1 soquete com fio e pino, localizado a mais dedois metros do chão. O fio do soquete deve sersuficientemente longo para alcançar a tomadamais próxima (estes ftens são necessários nocaso de não haver, no teto da sala, instalaçãopara lâmpada de incandescência).. 1 folha de papel branco sem pauta. 2 réguas de 30 cm. 1 caneta. 1 rolo de fita adesiva. 1 pedaço de cartolina preta de, aproximada-mente, 50 cm x 30 cm (ou maior). 1 pedaço de papel vegetal de 6,8 cm x 6,8 cm. 1 tesoura. 1 aJfinete de costura

A. Determinação da distancia focal da lenteconvergente.

A distância focal de uma lente é, aproximada-mente, a distância que vai da lente até o pontoonde a imagem se forma, quando o objetocorrespondente a essa imagem está muito longeda lente.

É necessário conhecer a distância focal da len-te porque essa distância vai determinar otamanho de um dos lados da câmara escura.Deve-se esperar que esse tamanho varie de umgrupo para outro, pois, provavelmente, cada alunoou cada equipe, providenciará uma lente de dis-tância focal diferente.

Fig.4

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CHÃO

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Procedimento

1) Coloque a folha de papel no chão, sob a lâmpada.2) Com a lente focalizada acima do papel. focalizea

imagem do filamento (figura 4).3) Meça a distância do meio da lente até o papel (fi-

gura 5).4) Anote esta medida. Meça com a outra régua o es-

paço da régua que fica antes da marca zero e sub-traia esse valor da distância medida. O resultadocorresponde à distância focal da lente.

Fig.5~

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B. construçAoda cAmara :- . I

1!! ETAPA: Fazendo a luz passar por uma.grande abertura

a) Corte 5 pedaços de cartolina preta nas medidasindicadas na figura 6.

b) Dobre as tiras, guiando-se pelas linhas ponti-lhadas da figura 6 e cole as arestas livres con-forme a figura 7.

c) Dobre as abas dos dois quadrados, como mos-tra a figura 8.

d) Cole o papel vegetal no quadrado de 6.8 cm delado para formar a tela. como indica a figura 9.

e) Junte as peças conforme a figura 10.f) Aponte para a lâmpada acesa o lado da câmara

que possui a abertura circular e olhe para ateia(figura 11). O que você vê?

1em

CoLe as duas partes

Figo 7

Figo 6

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Figo 8

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Figo9

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~Tira menor. Tiramédia

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Fig.10

g) Aponte agora a câmara para qualquer objeto lo-calizado, preferencialmente, do lado de fora dajanela, ou em ambiente mais luminoso do queaquele no qual você está. Você vê alguma ima-gem?

Fig.11

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2~ ETAPA: Fazendo a luz passar por umapequena abertura

a) Tampe a abertura circular da câmara com oquadrado de cartolina, colando' as beiradascom fita adesiva,

b) Faça, com o alfinete, um furinho no centrodesse quadrado.

c) Atarrache a'lâmpada num soquete penduradono teto (soquete já existente na sala ou mencio-nado em "material necessário"). Acenda a lâm-pada.

d) Aponte o orifício para 'alâmpada acesa e olhe. para a tela. O que você vê desta vez?

e) Agora, aponte sua câmara para qualquer objetofora da janela. Você consegue ver alguma ima-gem?

Observaç.ão: Esta câmara é conhecida habitual-mente como "câmara de orifício",

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..

~ Tira maior~

3~ ETAPA: Fazendo a luz passar pela lente

a) Retire o quadrado de cartolina que contém apequena abertura.

b) Coloque, em seu lugar, a lente, prendendo-acom fita adesiva. O centro da lente deve coinci-dir como o centro da abertura circular grande(figura 12),

Fig.12

Lente

c) Aponte, para a lâmpada acesa, o lado da caixaem que se encontra a lente e olhe para tela.Você vê alguma imagem?

d) Experimente apontar a câmara para algum ob-jeto situado fora da janela. O que você vê?

Atenção: se a imagem parecer embaçada na tela,deslize o lado da câmara em que está a lente, atéfocalizar a imagem.

111- RESULTADOS ESPERADOS E DISCUS-sAo,~ ETAPA: Fazendo a luz passar por umagrande abertura. Câmaraapontada para a lâmpada:

Neste caso, deverá ser percebido um borrão lu-minoso na tl;)la,delineado pela abertura circu-lar. O que ocorre é que a imagem da lâmpada

bem como a do seu filamento estão muito difu-sas.Devido à grande abertura, nãoé possível focali-zar os feixes de luz para formar uma imagem ní-tida, embora entre bastante luz dentro da câ-mara.

. Câmara apontada para um objeto qualquer:Neste caso, será vista na tela uma imagem

muito embaçada. Não se formam imagens nítidasembora consigamos projetar na tela tanto os obje-tos luminosos (lâmpada) como objetos ilumina-dos (objetos fora da janela).

2f1 Etapa - Fazendo a luz passar por umpequeno oriffcio. Câmara apontada para a lâmpada:Será observada a imagem do filamento da lâmpa-da, projetada na tela de modo bem distinto Des-ta vez, sendo a abertura pequena, é possível focali-zar os feixes de luz para formar uma imagem níti-da. Note-se que conseguimos imagem nítida ape-nas do filamento. Isto ocorre porque a pequenaabertura não permite a entrada de muita luzdentro da câmara; em conseqüência, só se formanitidamente a imagem da parte luminosa da lâm-pada, isto é, do filamento.. Câmara apontada para um objeto qualquer:Não será observada. imagem alguma.

3f1 Etapa - Fazendo a luz passar pela lente. Câmara apontada para a lâmpada:Desta vez, será vista não só a imagem do fila-mento da lâmpada, como também a imageminvertida do próprio bulbo e do soquete. Istoocorre porque a abertura grande permite a entra-da de muita luz e, ao mesmo tempo, a lentefocaliza os feixes de luz,formando-se uma imagembrilhante e de contornos nítidos.. Câmara apontada para um objeto qualquer:Formar-se-ão imagens na tela, só que invertidas.Usando a lente conseguimos imagens nítidas tan-to de objetos luminosos como de objetos ilumina-dos.

Fig. 13

TeLa

~ ANTEPARO COMPEQUENA ABERTURA

CONCLusAo

A lente reúne as qualidades das aberturasgrande e pequena. Ela proporciona a formação deimagens nítidas e, ao mesmo tempo, permite queentre bastante luz dentro da câmara.

POR QUE AS IMAGENS FORMADAS sAoINVERTIDAS?

Partindo do princípio de que a luz caminha emlinha reta e que a cada ponto do objeto corres-ponde um ponto da imagem, fica fácil entender ainversão da imagem. Observe a figura 13.

Na figura 13, estão representados apenas doisfeixes de luz. Um deles fornece a imagem de umponto do pé. O mesmo acontece com feixesvindos de outros pontos do corpo.

Vimos aqui o caso da pequena abertura, poréma explicação do fenômeno de inversão de ima-gens, no caso da lente é semelhante.

É possível que, durante a discussão, surjammuitas perguntas que não podem ser respondidasde maneira satisfatória por motivo evidente: se. acâmara escura está sendo usada como recursomotivador inicial, os alunos ainda não adquiriramos conceitos necessários à compreensão dosfenômenos de formação de imagens

O professor poderá, então, usar as perguntasque ficaram em aberto para mostrar a necessida-de de observar detalhadamente o comportamentoda luz em condições bem simples para, depois,compreender o que se passa, não só na câmaraescura, mas em muitos outros fenômenos intri-gantes, como a formação de miragens, a ilusãode que um lápis mergulhado na água estáquebrado, a formação do arco-íris, etc.

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