Câmara Escura

Um dos princípios básicos da Óptica, no âmbito da Física Clássica, diz que a luz se propaga em linha reta, e uma boa aplicação deste princípio se dá no entendimento de como funciona um instrumento muito simples conhecido como Câmara Escura de Orifício. 
Este instrumento pode ser facilmente construído usando-se uma caixa com um furinho em uma das faces, obtendo-se as imagens dos objetos projetadas na face oposta. Uma opção é colocar um papel fotográfico ou filme no fundo da câmara para captar as imagens, e revelar as fotos a seguir.

Um esquema de como as imagens são formadas, e porque elas aparecem invertidas em relação aos objetos, é mostrado na figura.
Repare que, para simplificar, só foram representados dois raios de luz saindo do pescador, passando pelo furo e atingindo o fundo da câmara. Um dos raios parte da ponta da vara de pescar, e o outro da ponta de seu pé. Desta forma é fácil entender porque a imagem aparece invertida. Na verdade, há muitos outros raios de luz partindo do pescador. Eles determinam pontinhos (pixels) no fundo da câmara, que formarão a imagem completa. Algo semelhante acontece nas câmeras fotográficas e nos nossos olhos. Nestes dois últimos casos citados, temos a presença de uma lente convergente posicionada próxima ao orifício, que permite a regulagem do foco. No caso do olho humano, a lente natural é chamada cristalino, que é flexível, e controla o foco "engordando" quando o objeto está próximo, ou "afinando" quando o objeto está distante. Esta é uma fantástica adaptação que não se pode encontrar em nenhum instrumento óptico produzido pela tecnologia atual.

Pin Hole
A câmara escura de orifício foi a precursora das câmeras fotográficas. Muitas pessoas no mundo ainda se utilizam desta técnica primitiva de obtenção de fotos, que é também conhecida como Pin Hole ("buraco de alfinete"). Tais máquinas podem ser construídas artesanalmente e a qualidade das fotos obtidas são surpreendentes. Veja uma delas:
Foto tirada usando câmara Pin Hole

Há um tutorial que explica como construir uma câmera Pin Hole, além de mostrar outras belas fotos tiradas através desta técnica. Clique aqui se quiser ver.
Um pouco de teoria e geometria
Quando ensino esta matéria aos alunos, coloco inicialmente na lousa uma figura parecida com esta:

Através de uma geometria simples, envolvendo dois triângulos semelhantes, bem evidentes na figura, faço com que os próprios alunos obtenham a fórmula que relaciona as medidas mostradas.
Através desta fórmula é possível determinar, por exemplo, o tamanho da foto que será obtida, desde que se faça uma estimativa das distâncias e tamanhos envolvidos: A altura do objeto (o), distância do objeto à câmara (a), e a profundidade da câmara (b). Explico aos alunos que esta avaliação inicial sobre o tamanho da imagem a ser formada é importante para evitar "cortes", pois neste método não é possível visualizar de antemão o resultado a ser obtido na posterior revelação da foto, feita no laboratório.
As  imagens também podem ser observadas diretamente, como no exemplo do vídeo a seguir, tirado de um divertido programa educativo que passava a alguns anos atrás na TV Cultura, chamado O Mundo de Beakman
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10 comentários:

  1. Jairo, superinteressante essa postagem. A qualidade das fotos impressiona mesmo!

    Deve ser muito bom ser aluno de um professor como você, dedicado e atuante.

    Abraços.

    Luiz

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  2. Luiz:
    Fico contente em saber que achou interessante a postagem. Muitas vezes os próprios alunos não acreditam que seja possível obter fotos tão boas através desta técnica relativamente simples.

    Obrigado pelos elogios. Não sei se estou à altura de merecê-los, pois acho que eu poderia fazer muito mais. Por exemplo, criar um laboratório fotográfico simples na escola, a fim de que os alunos pudessem revelar algumas fotos obtidas através de câmaras escuras construídas por eles próprios. Acho que daria um bom projeto, mas sinceramente não me sinto estimulado para isso, pois o apoio e incentivo são mínimos, em todos os sentidos. E aí acontece que fica muito chato mesmo só na teoria.

    Outra coisa é a falta de um conhecimento básico de matemática que eles têm demonstrado. Neste caso específico da câmara escura, a geometria envolvida é bem elementar, mas alguns já acham difícil. E olha que dou aulas em uma escola pública considerada acima da média. Acredite: Os nossos jovens, com raras exceções, estão bem defasados nesta área.

    Abraço

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  3. Jairo, parabéns pela postagem, não desanime vamos continuar lutando, também utilizo o Mundo de Beakman em algumas aulas. Boas férias.

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  4. Professor Adão:
    Obrigado pelo apoio. Com certeza continuarei lutando, pois acredito que nós, professores, podemos melhorar este quadro que aí está. Quanto ao "Mundo de Beakman", notei que realmente é possível usar vários vídeos interessantes disponíveis no Youtube. Bom restinho de férias pra você também.

    Abraço

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  5. Olá, Jairo!!!

    Parabéns, pela ótima postagem!!
    Quando for explicar o que é RAZÃO e PROPORÇÃO para os meus alunos, farei uso dessa construção geométrica que você expôs aqui, pois além de ensinar um conteúdo da matemática também, faço fazer valer a interligação das ciências, no caso... matemática e física, apresentando mais um exemplo resposta para: Para o que serve a PROPORÇÃO? Muito bom, mesmo!!!!

    Um abraço!!!!

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  6. Valdir:
    É verdade. Este é um exemplo simples de aplicação da semelhança de triângulos e das proporções envolvidas. Aliás, eu digo aos alunos que afinal não é por menos que a matéria se chama Óptica GEOMÉTRICA.
    Abraço.

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  7. Muito bom mesmo. No link onde se encontra as fotos tem até um tutorial de como construir uma câmara escura. O vídeo é muito legal e mostra com uma simplicidade absurda o funcionamento da técnica. É ver para crer!
    Um grande abraço!

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  8. Pois é, Kleber. Só vendo as fotos mesmo para acreditar que é possível conseguir resultados tão surpreendentes a partir de uma técnica tão simples.
    Eu não canso de repetir: Óptica é uma matéria que eu gosto muito de ensinar - e aprender - porque tem muita geometria, a parte que eu mais aprecio na matemática.
    Os vídeos do programa "O Mundo de Beakman" são divertidos e instrutivos. Este é o tipo de programa que poderia ser mais produzido nas TVs do Brasil, mas, na terra dos BBBs, acho que seria um sonho pensar que daria audiência. Infelizmente estamos muito pobres em termos de cultura.

    Abraço

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  9. Puxa, o Mundo de Beakmam.

    Nostalgia pura! Boas, Jairo.

    Abraços.

    Cavalcanti

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  10. Cavalcanti:
    Eu assistia direto "O Mundo de Beakman". Era uma boa maneira de aprender brincando.

    Abraço.

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