Camera obscura a hračky s barvami

Odzkoušeno ve výuce fyziky 7. ročníku a fyzikálním semináři žáků 8. ročníku. Zpracovala RNDr. Věra Bdinková.

Camera obscura (dírková komora)

Něco z historie

Zobrazovací systém „camera obscura“ objevili islámští učenci, a tím přispěli i k vývoji optického principu užívaného i dnes ve fotografii. Tvořila ji uzavřená schránka uvnitř s černým povrchem. Schránka obsahovala matnici, jíž mohla tvořit i samotná zadní stěna schránky. Stěnou naproti matnice procházel malý otvor. Světelný paprsek, např. sluneční, se na otvoru rozptyloval tak, že se na matnici vytvářel zmenšený a převrácený obraz pozorovaného předmětu. Arabové takovým aparátem pozorovali zatmění Slunce a sluneční skvrny. Za jasných nocí camera obscura dovolovala pozorovat i povrch Měsíce.

Důležitý optický přístroj vlastně znovu vynalezl v roce 1540 Erasmus Reinhold. Aby byl obraz na matnici jasnější a zřetelnější, začala být do vstupního otvoru vsazována čočka.

Z další historie

- v 17. století se temná komora stala oblíbenou pomůckou malířů

- v roce 1816 nahradil Francouz Joseph Nicéphore Niepce skleněnou desku
papírem potaženým vrstvou chloridu stříbrného

- v roce 1835 pořídil svůj první snímek anglický badatel W. H. Fox
Talbot. Jeho vybavení se skládalo z krabiček s hranami o délce <code>6
cm</code> a se čtvercovým průřezem Jeho manželka tomuto zařízení
říkala „past na myš“.

Dírková komora jednoduše

kelímek od jogurtu, černá temperová barva, tekutý škrob nebo disperzní lepidlo, svačinový papír, gumičky, svíčka, připínáček nebo jehla

Příprava: Vnitřní část kelímku natřeme černou temperovou barvou smíchanou se škrobem nebo disperzním lepidlem. Po zaschnutí propíchneme do dna dírku pomocí připínáčku nebo jehly. Na horní část kelímku vytvoříme promítací stěnu z průsvitného svačinového papíru, který upevníme gumičkami.

Provedení: Pokus s dírkovou komorou provádíme v tmavé místnosti (třeba v koupelně). Zapálíme svíčku, kelímek otočíme dnem k plameni svíčky ve vzdálenosti asi 20 cm. Na promítací stěně se vytvoří obraz plamene svíčky, který je výškově převrácený.

Světlo se šíří přímočaře. Světelný paprsek ze špičky plamene svíčky prochází dírkou a dopadá na spodní část promítací stěny. Paprsek ze spodní části plamene po průchodu dírkou dopadá na horní část stěny. Na promítací stěně se proto vytvoří obraz výškově převrácený.

Jednoduchý model fotoaparátu

kartonová krabice, válcová papírová krabice od prášku na nádobí nebo širší papírová trubice, lupa, svačinový papír, izolepa, ostrý nůž, nůžky, tužka

- na jedné boční stěně vyřízneme větší otvor

- na stěnu krabice, která je proti otvoru postavíme trubici (válcovou
nádobu) a obkreslíme podle ní kruh, který vyřízneme ostrým nožem

- do vzniklého otvoru zasuneme trubici tak, aby se dala zasouvat a
vysouvat

- k druhému konci trubice přilepíme izolepou lupu

- protilehlý otvor v krabici přelepíme průsvitným svačinovým
papírem

Práce s hotovým fotoaparátem

- fotoaparát namíříme na jasně osvětlený předmět a sledujeme
papírovou obrazovku

- objeví se na ní obraz předmětu, který je výškově a stranově
převrácený

- zasouváním vysouváním trubice obraz zaostřujeme

Světelné paprsky, které přicházejí od předmětu se při průchodu čočkou lámou. Protínají se na promítací stěně a vytváří na ní převrácený obraz.

Kotouče na skládání barev

Nejdříve vyrobíme káču

1. možnost

karton z krabice, kružítko, pravítko, tužka, větší sada pastelek, kulaté párátko

Na karton z krabice označíme střed kružnice a narýsujeme kružnici asi o poloměru 3,5 – 4 cm

Doprostřed zapíchneme párátko (větší část je nahoře) a vyzkoušíme, jak se káča otáčí. Pohyb můžeme zregulovat posunutím párátka.

2. možnost

staré CD, korek nebo 2 víčka od PET lahví, tavná pistole, špejle se špičkou, nůžky

Doprostřed CD dáme korek (případně z obou stran připevníme pomocí tavné pistole víčka od PET lahví). Do korku nebo do víček uděláme otvor v šířce špejle, kterou do ní zasuneme. Pohyb káči regulujeme jako u první možnosti.

Pokusy

Je bílá bílá?

Vystřihneme kruh podle velikosti káči a rozdělíme ho na 18 výsečí. Každou výseč vybarvíme barvami v následujícím pořadí: červená, oranžová, žlutá, zelená, modrá, fialová, a to 3× za sebou. Kotouč pak nasadíme na káču a roztočíme. Budeme-li káčou dostatečně rychle otáčet, uvidíme, jak se barvy smíchají, nejdříve dostanou šedý odstín, který se změní na bílou barvu.

Skládání barev

Vystřihneme několik kruhů podle velikosti káči. Každý kotouč nabarvíme jednou barvou a nůžkami nastřihneme jeden poloměr. Pak vždy dva různobarevné kruhy (např.červený a žlutý nasadíme na káču a rozříznutými poloměry je vsadíme do sebe – vidíme část např.červeného kruhu a část žlutého kruhu. U takto propojených kruhů pak můžeme měnit velikosti různých barevných částí.

Pak káču roztočíme a sledujeme, jakou barvu vidíme. Změníme-li poměr velikostí jednotlivých barev, změní se i výsledná barva

V oku se odráží různé složky bílého světla. Oko nestačí sledovat změny (setrvačnost oko) a vnímá jedinou výslednou barvu (všech šest složek → bílá barva, žlutá a červená → oranžová…).

3D obrázky

V příloze jsou ukázky 3D obrázků. Na nich jsou vytištěny vždy dva obrázky, které se překrývají. Tyto obrázky se nazývají anaglyfy. Vznikají tak, že je scéna vyfotografována přístrojem se dvěma objektivy, jeden z nich má nasazený červený filtr a druhý zelený. Tak vzniknou dva obrazy, které se od sebe poněkud liší. Když se na ně díváme přes 3D brýle, uvidíme stereoskopický obrázek (trojrozměrně). U brýlí musíme dodržet doporučené umístění barev . V našem případě musí být červená barva napravo a zelená nalevo. Pokud brýle obrátíme a podíváme se znova, prostorový obrázek neuvidíte.

3D obrázky mohou být i kreslené.

Pokud není uveden u obrázků postup při jejich pozorování, musíme vždy nejdříve určit správné umístěni barevných filtrů na brýlích a příslušného oka podle konstrukce obrázků.

3D fotografie slouží nejen pro zábavu, osvědčily se také při kreslení map, v lékařském a operativním fotografování a zkoumání prostoru.

Vysvětlení

Při pohledu oběma očima vidíme levým okem situaci poněkud jinak než pravým okem. Tyto dva různé obrazy se náš mozek skládá v jeden prostorový obraz.

Díváme-li se přes červený filtr na červené a zelené čáry, vidíme pouze zelené čáry – bude se nám zdát, že jsou černé (zelená barva pohltila červené světlo).

Díváme-li se přes zelený filtr na červené a zelené čáry, vidíme pouze červené čáry – budou se nám zdát černé (červená barva pohltila zelené světlo). Pokud se tedy díváme na obrázky 3D brýlemi vidíme jedním okem „zelený“ obrázek a druhým okem jen „červený“ obrázek. Protože jsou obrázky rozdílné, vidíme výsledný obraz prostorově.

Vzor pro výrobu brýlí

mezi 2 šablony vlepíme barevné fólie

Příklady 3D obrázků

Při pozorování kreslených 3D obrázků na následující straně nejdříve zjisti, jaká barva filtru bude na pravém oku a jaká barva filtru bude na levém oku.

Spektrum krabka

velká krabička od sirek, žiletka, staré CD/DVD (asi 2×2 cm), kousek kartonu, lepidlo, řezák

- do přední části krabičky vyřežeme otvor asi <code>1–2
mm</code>

- rozlomíme žiletku (provádí jen dospělý) a nalepíme ji zevnitř
krabičky k otvoru tak, aby vznikl otvor široký asi 0,5 mm

- do krabičky nalepíme po úhlem <code>45°</code> kousek kartonu

- na karton nalepíme kousek CD digitálním záznamem nahoru

- nad v horní části krabičky nad kouskem CD vyřežeme otvor asi
<code>10×10 mm</code>, do kterého se budeme dívat

- otočíme-li otvor v krabičce k silnějšímu slunečnímu světlu nebo
světlu ze žárovky, uvidíme barevné proužky podobné duze

Bílé sluneční světlo nebo světlo ze žárovky je složeno z různých barevných světel. Úzkou štěrbinou vyčleníme úzký světelný svazek, který se při odrazu na CD rozprskne podle vlnových délek a vznikne tak barevný pás – světelné spektrum.