Фотоапаратът: как се хваща светлина
Как една дупчица, леща и сензор превръщат светлината в снимка и защо първата снимка е правена с часове.
Бип-бип, Робко е тук! Загадка: как една машина хваща светлината и я затваря в картинка, която можеш да гледаш след сто години?
История от живота
Около 1826 г. французинът Жозеф Нисефор Ниепс насочил кутия с леща през прозореца на къщата си. Вътре сложил плоча, покрита с вещество, което бавно потъмнява на светлина. Светлината трябвало да пада върху плочата с часове, а може би и с дни. Така се получила най-старата запазена снимка от природата: покриви и стени, гледани от прозореца. Днес телефонът ти прави снимка за по-малко от секунда.
Разбери го стъпка по стъпка
- Тъмната стая с дупчица
Ако в тъмна стая има мъничка дупка, през нея влиза светлина и на отсрещната стена се появява картина на света отвън. Картината е обърната с главата надолу. Това се нарича камера обскура, на латински „тъмна стая“. Хората я познават от стотици години.
- Лещата
Лещата е извито стъкло, което събира светлината и прави картината ясна и ярка. Без леща снимката е тъмна или размазана. Като завъртиш обектива, фокусираш, тоест правиш нещо далечно или близко да е рязко.
- Блендата и затворът
Блендата е отвор, който става по-голям или по-малък и пуска повече или по-малко светлина. Затворът е като вратичка, която се отваря за много кратко, например за една стотна от секундата. Заедно те решават колко светлина ще влезе.
- Сензорът и пикселите
В цифровия фотоапарат светлината пада върху сензор с милиони мънички квадратчета, наречени пиксели. Всяко квадратче запомня цвят и яркост. Един мегапиксел е един милион пиксела.
Представи си така: Фотоапаратът е като окото ти. Зеницата е блендата: на тъмно се разширява, на силно слънце се свива. Лещата на окото фокусира, а ретината отзад е като сензора. Дори картината в окото е обърната, но мозъкът я обръща вместо теб!
- около 1826Ниепс прави най-старата запазена снимка от прозореца си
- 1839Дагер представя дагеротипа, снимките стават по-бързи
- 1888Kodak пуска фотоапарат с лента за всеки човек
- 1975Стивън Сасон прави първия цифров фотоапарат
- 2000-теФотоапаратите влизат в телефоните
Решени примери
Защо снимка на тъмно често излиза размазана?
Затворът стои отворен по-дълго, за да събере повече светлина. Ако ръката ти мръдне през това време, картината се размазва.
Защо в камерата обскура картината е с главата надолу?
Светлината се движи по прави линии. Лъчът от върха на дървото минава през дупката и пада долу, а лъчът от корена пада горе.
Снимка има 4000 пиксела на ширина и 3000 на височина. Колко мегапиксела е?
4000 по 3000 = 12 000 000 пиксела, тоест 12 мегапиксела.
Внимавай с тези грешки
- Фотоапаратът изпраща лъчи към предметите, за да ги снима.Обратно е: фотоапаратът само хваща светлината, която идва от предметите към него.
- Повече мегапиксели винаги значи по-хубава снимка.Важни са и лещата, и сензорът, и светлината. Малък сензор с много пиксели на тъмно може да снима по-лошо.
- Първите снимки били цветни, само хората ги боядисвали черно-бели.Първите снимки били черно-бели или кафеникави. Цветни снимки за всички станали много по-късно.
Задачи
Лесни
Застани пред огледало в стаята. Погледни зениците си, после изгаси лампата за малко и пак светни. Какво става със зениците?
Подсказка
Гледай черното кръгче в средата на окото.
Отговор
На тъмно зениците се разширяват, а на светло се свиват, точно като блендата.
Кои части на фотоапарата пускат светлина вътре и за колко време?
Подсказка
Едната е отвор, другата е вратичка.
Отговор
Блендата решава колко широко е отвърстието, а затворът колко време е отворен.
Средни
Снимка има 2000 на 1000 пиксела. Колко мегапиксела е?
Подсказка
Един мегапиксел е един милион.
Отговор
2000 по 1000 = 2 000 000, тоест 2 мегапиксела.
Направи две снимки (с разрешение): една на светло, една в тъмна стая, без светкавица. Сравни ги. Коя е по-рязка и защо?
Подсказка
Помисли колко светлина има във всяка стая.
Отговор
Обикновено на светло е по-рязка. На тъмно затворът стои отворен по-дълго и снимката се размазва при движение.
Трудни
Най-старата снимка е от около 1826 г., а първият цифров фотоапарат е от 1975 г. Колко години са между тях?
Подсказка
Извади по-малкото число от по-голямото.
Отговор
1975 минус 1826 = 149 години.
Дървото е високо 6 м и е на 30 м от дупката на камера обскура. Екранът е на 1 м зад дупката. Колко висока ще е картината на дървото?
Подсказка
Разстоянието до екрана е 30 пъти по-малко от разстоянието до дървото.
Отговор
30 пъти по-малка: 6 м делено на 30 = 0,2 м, тоест 20 см, и обърната надолу.
Камера обскура от кутия
Цел: Да видим как светлината сама рисува картина през дупчица.
- Вземи кутия от обувки. Боядисай отвътре в черно или облепи с черна хартия.
- С възрастен изрежи квадратче в едната страна и го покрий с алуминиево фолио.
- С възрастен пробий в фолиото малка дупчица с карфица.
- В отсрещната страна изрежете прозорче и го покрийте с паус или бяла хартия за печене.
- Покрий главата си и кутията с тъмно одеяло и насочи дупчицата към светъл прозорец или към двора.
- Наблюдавай картината на хартията. Опитай да направиш дупката малко по-голяма и сравни.
Накрая: Обърната цветна картина на света отвън, нарисувана само от светлина, и бележка какво става с по-голяма дупка.
Тест с точки
10 въпроса, 18 точки, оценка накрая и разбор какво да преговориш.