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Na Idade Média, a câmara escura de orifício teve muitas utilizações para o estudo dos fenômenos ópticos. A origem da máquina fotográfica se deu através da câmara escura.De acordo com os princípios de propagação da luz, vimos que o primeiro desses princípios diz que em um meio homogêneo, isotrópico e transparente, a luz se propaga em linha reta. Os outros dois princípios são: princípio da independência dos raios e o princípio da reversibilidade.
A fim de comprovar que é válido o princípio da propagação retilínea da luz temos a câmara escura de orifício, que é basicamente constituída de uma caixa de paredes opacas e pretas internamente, totalmente fechada, com exceção de um pequeno orifício feito em uma das paredes, por onde penetra a luz.
Vejamos o esquema da figura abaixo, nela temos um objeto AB, luminoso ou iluminado, que é colocado a frente da parede que possui o orifício. Os raios de luz que partem do objeto e passam pelo orifício projetam, na parede oposta à do orifício, uma figura A’B’, semelhante ao objeto, mas invertida. Essa figura é chamada de imagem do objeto AB.
O fato de a imagem ter forma semelhante à do objeto e ser invertida evidencia a propagação retilínea da luz.
Esquema geral de uma imagem formada no anteparo de uma câmara escura
A imagem projetada na parede da câmara pode ser vista por um observador externo se essa parede for, por exemplo, feita de papel vegetal. A imagem pode ser registrada internamente, com a colocação de um filme ou papel fotográfico na região em que ela se forma. Por isso, a câmara escura de orifício é, às vezes, chamada câmara fotográfica rudimentar.
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Historicamente podemos dizer que a captação e o registro de imagens foram possíveis após a criação da câmara escura de orifício.
Acontece que nas máquinas fotográficas atuais, assim como em nossos olhos, as imagens que se formam têm as mesmas características daquelas obtidas com a câmara escura: todas estão de cabeça para baixo e têm o lado direito e o esquerdo invertidos, quando observadas por trás do anteparo.
De acordo com a figura acima, os triângulos ABO e A’B’O’ são semelhantes, podemos relacionar as alturas AB e A’B’ do objeto e da imagem às distâncias p (do objeto à câmara) e p’ (da imagem até a parede com orifício). Assim, temos:
Vejamos um exemplo da aplicação dos conceitos matemáticos contidos na relação objeto e imagem formada em uma câmara escura.
Em um dia muito ensolarado, um homem e um poste projetam, no chão, sombras de comprimento iguais a 2 metros e 4,8 metros, respectivamente. Determine em metros a altura do poste, sabendo que a altura do homem é 1,6 metros. Considere o poste e o homem eretos no solo horizontal.
Resolução: Da equação acima, que relaciona semelhança de triângulos, temos: