Uma câmara sem objetiva, as pinholes.

    Antes mesmo de começarmos a fotografar, é importante conhecermos o que é e como funciona uma máquina fotográfica. E o que seria uma máquina fotográfica? Basicamente um objeto que coleta e registra a luz proveniente de um ou mais objetos.

    A luz entra por um conjunto de lentes (a objetiva) , sendo registrada em um filme ou em um sensor eletrônico. Nosso olho seria o análogo à objetiva. Talvez o melhor seria dizer , análogo à câmera , pois além de coletar a luz - funcionando como a objetiva , o nosso olho registra a luz e posteriormente nosso cérebro faz a interpretação.

Nossa grande objetiva: o olho. (Autoretrato do autor)

    A objetiva de uma máquina fotográfica  pode possuir uma grande quantidade de lentes ou ser constituída de apenas uma lente ou mesmo nenhuma lente! Como assim nenhuma lente? Uma máquina fotográfica bem simples  é basicamente   uma caixa (ou uma lata) em que um dos lados tem um furo e no lado oposto é colocado o filme. (É possível criar também uma pinhole digital, aonde o filme é substituido por um sensor eletrônico. ) São as chamadas câmaras pinholes (câmaras buraco de agulha, em uma tradução livre). E apesar da sua extrema simplicidade, estas pinholes são capazes de registrar imagens belíssimas. Existe até uma organização de um dia mundial da fotografia com câmara pinhole.  Para quem estiver interessado, uma dica é visitar o site http://www.pinholeday.org/ para dar uma olhada nas fotos e qual a proposta do evento. E  qual o aspecto de uma câmera pinhole? Veja neste link, algumas câmaras pinholes bem curiosas.

    O interessante de uma câmara pinhole, é que ela ilustra de uma maneira bem simplificada todo o processo de uma fotografia.  E não é nada mais nada menos que uma câmara escura. Um quarto escuro com um pequeno furo, não deixa de ser uma câmara pinhole (se colocar um filme ou um sensor na parede oposta ao furo, vai registrar uma imagem). As câmaras escuras foram utilizadas por artistas, como um auxiliar na pintura, permitindo capturar imagens em uma parede, reproduzindo em uma pintura a imagem capturada. E em 2007, foi usando um hangar como uma câmara pinhole, foi produzida um fotografia com 9,8  metros de altura por 34 metros de largura!  Um vídeo (em inglês e sem legenda) sobre esta fotografia pode ser vista no  youtube.

A grande imagem com câmera pinhole. Foto retirada do Wikipedia

    Mas como funciona a câmara pinhole?  Primeiro vamos ver de maneira simplificada, como é o processo de enxergar um objeto. A luz quando é refletida em um objeto, sai em todas as direções. A porção que vem em nossa direção, é coletada pelo nosso olho. Esta luz que entra no nosso olho, sofre um desvio, de forma a convergir a luz para o fundo do nosso olho.  Neste local existem  todo um conjunto de células especializadas que captam a luz e enviam ao nosso cérebro, que faz e interpretação dos sinais recebidos. Na câmara pinhole, o buraco é o responsável por direcionar   a luz  para o fundo da câmara escura.  Para registrar a imagem, colocamos um filme no fundo da câmara ou um sensor eletrônico. A localização do filme define o plano focal da nossa câmara.

Diagrama esquemático de uma cãmara pinhole. (Fonte wikipedia )

    A ilustração acima, é uma representação esquemática de uma câmera pinhole, no caso registrando uma árvore. Note que a imagem produzida é invertida. Um ponto importante é que a parte interna da caixa (ou da lata) deve ser a mais escura possível.

    A luz que é refletida pela árvore, sai em todas as direções. Uma porção dela incide sobre a câmara, sendo que uma fração menor delas possue a direção correta para passar pelo furo e atinge o fundo sem ser bloqueada.  O tamanho do furo deve respeitar certas condições. Não pode ser muito grande, nem muito pequeno (sendo uma pessoa astuta, irá perguntar, grande nem pequeno em relação a o que?). E além disso, existe uma relação que deve ser satisfeita entre a dimensão do buraco e a distãncia para o fundo da câmara. E a parede aonde se faz o furo deve ter uma espessura menor que o diâmetro do furo.

    Vamos começar pela última afirmação, de que a espessura da parede deve ser menor que o diâmetro do furo, que é mais simples de verificar com um pequeno experimento. Pegue um pequeno canudo, destes utilizados para tomar sucos.  Se não tiver um canudo, pode ser qualquer objeto cilíndrico oco: um tubo de caneta, um cano de plástico, um tubo de cartolina como as que tem em alguns rolos de papel, etc. Passe uma fita escura ou pinte a parte externa do canudo (se fôr algum cano, pinte a parte interna de preto), de forma que reduza ao mínimo possível a fração da luz que pode entrar pelos lados do canudo.  Olhe através do canudo, e você vai verificar que é possível ver as paredes do canudo (ou melhor, uma parte escura , que corresponde a parede do canudo). Agora pegue uma cartolina fina ou um pedaço de papel, e faça um furo com diâmetro semelhate ao canudo e olhe através do furo. Agora é possível observar através do furo sem perceber a espessura do papel (a não ser que olhe com atenção), e comparando com o caso da parede espessa, uma quantidade maior de luz passa e consegue atingir o plano focal, de forma a produzir uma imagem bem melhor. (Este é um experimento que ilustra a necessidade de termos uma espessura menor que o diâmetro, mas não responde a pergunta "por que a espessura tem que ser menor que o diãmetro?". Em um postagem futura, espero poder responder esta questão de maneira mais precisa, mas vamos um passo de cada vez.)

    E por que o diâmetro do furo não pode ser muito grande?  Vamos ver o que acontece se o tivermos um furo muito grande, olhando o desenho abaixo.

Uma câmara pinhole com um furo grande.

    A luz que sai da ponta da flecha, atinge o fundo da caixa em toda região compreendida entre a linha verde e a linha vermelha,  produzindo assim um grande borrão e não uma imagem nítida. Por outro lado, se o furo tiver um pequeno diâmetro, como na próxima figura, a luz que sai da ponta da flecha fica limitada a uma região pequena, produzindo assim uma imagem mais nítida. Se quisermos melhorar a nitidez da imagem, uma possibilidade é diminuir a distância do furo até o plano focal (o fundo da nossa caixa).

Uma câmara pinhole com um furo pequeno.

    Outra possibilidade é reduzir o tamanho do furo. Mas existe um limite mínimo para o furo, não podemos utilizar um furo com diâmetro muito pequeno.  É que neste caso (diâmetro pequeno para o furo), um fenômeno chamado difração  passa a ser muito importante, e a qualidade da imagem é perdida.  

    A próxima figura  ilustra o efeito de difração quando um feixe de luz laser incide em um pequeno furo, produzindo   regiões escuras e regiões claras. O ponto central brilhante é devido a incidência do raio laser, os círculos concêntricos são produzidos devido a difração do laser pelo furo. Note que ao invés de obter  uma imagem nítida do  ponto correspondente ao feixe do laser, acabamos obtendo uma imagem bem diferente!

Exemplo de difração da luz. (Fonte Wikipedia)

    Apesar de ser muito útil o efeito da difração para o estudo de diversos fenômenos na física, para a produção de uma fotografia, a difração deve ser evitada. E isto mesmo em câmaras mais sofisticadas, não apenas nas pinholes!

    Câmaras sem lentes são mais do que um simples passatempo, atualmente tem grupos de pesquisa trabalhando em câmaras sem lente, utilizando técnicas mais avançadas do que das pinholes. Um exemplo recente pode ser lido neste texto do Institute of Physics (IOP). Quem sabe no futuro as câmeras sejam todas sem lentes? Hmm, acho que vai perder um pouco da graça em fotografar...

    Achou interessante uma câmara pinhole? Então que tal construir uma em casa? Na internete é possível achar diversos guias de como construir uma! Inclusive digitais, caso não queira ter o trabalho de revelar um filme (mas com câmaras digitais, é bom lembrar que uma falta de cuidado pode estragar o sensor!).

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