Работа ученицы к НПК.

Исследовательская работа по физике

на тему

«Камера-обскура»

Выполнила: ученица 9И класса

Верхотурова Ирина Алексеевна

Руководитель: Голубева И. Н.

учитель физики

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Введение______________________________________________________________2

2. Основное содержание___________________________________________________3

1. Что такое камера обскура?

2. Принцип действия камеры-обскуры

3. История изобретения камеры-обскуры

4. Значение камеры-обскуры для искусства

5. Упоминание о камере-обскуре

1. Моделирование________________________________________________________7

2. Заключение___________________________________________________________9

3. Литература____________________________________________________________10

4. Приложения___________________________________________________________11

ВВЕДЕНИЕ

Школьник понимает физический опыт только тогда хорошо, когда он его делает сам. Но еще лучше он понимает его, если сам делает прибор для эксперимента.

П. Л. Капица

Актуальность

В настоящее время при фотографировании вместо первых пленочных фотоаппаратов все используют сотовые телефоны, потому что это легко, быстро и доступно. А ведь все начиналось с простейшего прибора - камеры-обскуры. И мне захотелось окунуться в историю изобретения и попробовать создать прибор своими руками.

Тема моей работы: «Создание камеры-обскуры».

Цель моей работы: создать модель камеры-обскуры.

Задачи:

1. Изучить теоретический материал, для того чтобы познакомиться с историей изобретения камеры-обскуры, ее устройством;

2. Определить материалы необходимые для создания модели камеры-обскуры;

3. Создать камеру-обскуру в домашних условиях.

Обдумывая тему моей работы, я предположила, что:

-изучив устройство камеры-обскуры, я смогу сконструировать модель.

Объектом моего исследования является – камера-обскура.

Предметом – самодельная камера-обскура.

Наши методы исследования:

- изучение и сбор информации по теме;

- создание собственной модели камеры-обскуры,

Гипотеза: Я предполагаю что, используя определенные материалы, я могу создать камеру-обскуру, которой можно будет воспользоваться на уроках физики при изучении определенных материалов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ

1. Что такое камера-обскура?

Камера-обскура в переводе с латыни означает "темная комната". Это простое устройство, используемое для получения изображений, которое привело к изобретению фотографии.

1. Принцип действия камеры-обскуры

Камера-обскура представляет собой простую коробку (которая может быть размером с комнату) с небольшим отверстием в одной из четырех ее сторон. Свет проходит через переднюю стенку коробки через отверстие, проделанное в ней, и попадает в определенную часть противоположной стены. Проекция может быть воспроизведена на бумагу, на которую художник может скопировать изображение. Чем меньше проделанное отверстие, тем более резким становится изображение, но светочувствительность уменьшается. С помощью этого простого устройства изображение всегда перевернутое. 

1. Открытие и происхождение камеры-обскуры

Первое упоминание о камере принадлежит Мози (470 до н. э.), китайский философ.

Далее,   Аристотель   (384 до 322 до н.э.) понял оптический принцип камеры-обскуры. Он видел серповидную форму частично затмеваемого солнца, спроецированного на землю через отверстия в сите.

Первая камера-обскура была построена арабским ученым по имени Абу Али Аль-Хасан, который проводил практические эксперименты по оптике. В своих различных экспериментах Ибн Аль-Хайтам использовал термин «темная комната».  Он повторил тот же опыт, когда установил, что свет распространяется по прямым линиям. Самый показательный эксперимент, который действительно представил камеру-обскуру, заключался в его исследованиях формы изображения Солнца в виде полумесяца во время затмений, которые он наблюдал на стене напротив небольшого отверстия в оконных ставнях.

В своем эксперименте с солнечным светом он расширил свои наблюдения проникновения света через крошечное отверстие, чтобы заключить, что когда солнечный свет достигает и проникает в отверстие, он принимает коническую форму в точках, встречающихся в крошечном отверстии, образуя позже другую коническую форму, обратную к первому на противоположной стене в темной комнате. Поскольку расстояние между апертурой (отверстием) и экраном незначительно по сравнению с расстоянием между апертурой и солнцем, расхождение солнечного света после прохождения через апертуру должно быть незначительным. 

С точки зрения камеры, свет попадает в комнату через отверстие, пропускающее вместе с ним объект. Объект будет отображаться в полном цвете, но вверх ногами на проекционном экране напротив отверстия внутри темной комнаты. 

Объяснение состоит в том, что свет распространяется по прямой линии, и когда некоторые из лучей, отраженных от яркого объекта, проходят через небольшое отверстие в тонком материале, они не рассеиваются, а пересекаются и преобразуются в перевернутое изображение на плоской белой поверхности, параллельное отверстию. Аль-Хайтам установил, что чем меньше отверстие, тем яснее картина.

Хотя камера обскура приписывается   Ибн аль-Хайтам , камера-обскура была впервые описана Аристотелем, который первым описал, как изображение формируется на глазу, используя камеру-обскуру в качестве аналогии. 

1. Применение камеры-обскуры в искусстве.

В раннем современном периоде камера-обскура использовалась как модель строения и функции глаза и как демонстрация теорий зрения.

Леонардо да Винчи обсуждал камеру-обскуру в контексте глаза, но Джамбаттиста делла Порта (1535 –1615) был первым, кто предложил использовать камеру-обскуру в качестве инструмента для художников. В своей книге «Magiae naturalis» 1558 года делла Порта предложил, чтобы художники и другие люди могли использовать камеру-обскуру для создания рисунков, проецируя изображение на лист бумаги и отслеживая его.

Делла Порта также предложил поместить объектив в отверстие камеры-обскуры, чтобы улучшить качество проецируемого изображения, и это новшество способствовало более широкому использованию устройства.

Хотя многие авторы шестнадцатого и семнадцатого веков отмечали, что камера-обскура может служить полезным инструментом для рисования, вопрос о том, использовался ли и в какой степени этот инструмент ранними современными художниками, долгое время был предметом споров среди искусствоведов. Очень немногие письменные отчеты, описывающие фактическое использование камеры-обскуры художниками, существуют до восемнадцатого века, и поэтому аргументы об использовании камеры-обскуры художниками в более ранние века были основаны на внутренних доказательствах, почерпнутых из картин и рисунков.

Работа известного живописца Делфта Яна Вермеера (1632–1675 гг.) Была в центре внимания этого исследования, так как многие ученые считают, что крайние контрасты перспективы и густо окрашенные блики, присутствующие в конструкции и композиции во многих картинах Вермеера, доказательства использования оптического устройства.(приложение№1)

Несмотря на то, что вопрос использования Вермеера и других ранних современных художников камеры-обскуры в качестве композиционного пособия не был решен, большинство ученых согласны с тем, что многие ранние современные художники интересовались оптическими устройствами и, возможно, были вдохновлены визуальными эффектами, создаваемыми инструментами такими как камера обскура.

1. Упоминание о камере-обскуре

• Камера-обскура используется для одного из убийств в фильме Генри С. Миллера «Анаморф».

• Камера-обскура представлена в фильме Питера Веббера «Девушка с жемчужной серёжкой».

• В одном из эпизодов сериала «Герои» женщина наблюдает за солнечным затмением с использованием данной камеры.

• В сериале «Белый воротничок» главные герои обнаруживают такую комнату камеру-обскуру в заброшенном доме.

• Камера-обскура использовалась в мультфильме «Симпсоны»

• Камера-обскура использовалась в 7 серии 3-го сезона сериала Безумцы (Mad Men). В нём герои наблюдали за полным солнечным затмением.

• Один из романов Набокова носит название «Камера обскура».

• Эффект камеры-обскуры использовался в одном из эпизодов фильма «Запределье».

• Камеры-обскуры есть в компьютерных играх «Тургор» и «Голос цвета» производства Ice-Pick Lodge: если коснуться любой сестры цветом, в камере-обскуре герой увидит её настоящую сущность.

• Камера-обскура часто упоминается в романе Чака Паланика «Дневник».

• В сериале «Демоны Да Винчи» Леонардо создает камеру-обскуру и проецирует изображение в небо, шантажируя таким образом высокопоставленного судью и тем самым угрожая опозорить его на всю Флоренцию непристойным поведением.

• Камера-обскура представлена в фильме Стивена Чбоски «Чудо».

МОДЕЛИРОВАНИЕ

Простая камера-обскура может быть сделана из коробки с отверстием на одной стороне, где свет может пройти. Когда свет проходит через отверстие, изображение воспроизводится вверх ногами на противоположной поверхности.

Модель№1 Изготовление камеры-обскуры без линзы (приложение№2, 3)

Цель: создать камеру-обскуру своими руками в домашних условиях.

Приборы и материалы: картонная коробка, зеркало, скотч, канцелярский нож, баллончик с черной краской, калька, шило.

Ход работы:

1. Коробку изнутри покрасила черной краской для создания полной темноты;

2. Внутрь коробки под углом 90° встроила зеркало;

3. В стене напротив зеркала шилом сделала узкое отверстие;

4. Поверх этой коробки я установила другую коробку меньших размеров, которая служила окуляром.

Вывод: модель №1 оказалась не рабочей, т.к. недостаточно мощный источник света, маленький размер коробки, отсутствие линзы.

Модель №2 Изготовление камеры-обскуры с линзой (приложение№4,5)

Цель: создать камеру-обскуру своими руками в домашних условиях.

Приборы и материалы: картонная коробка, калька, канцелярский нож, скотч, баллончик с черной краской, линза.

Ход работы:

1. Коробку изнутри покрасила черной краской для создания полной темноты;

2. Сделала отверстие, в которое вставила линзу;

3. Создала рамку по размеру, равную размеру коробки.

4. Приклеила по периметру рамки кальку.

5. Поместила рамку внутрь коробки и закрепила ее.

Вывод: модель №2 получилась, но т. к. экран, сделанный из кальки, был неподвижным, то получить четкое изображение довольно трудно.

Модель №3 Изготовление камеры-обскуры с линзой и с подвижным экраном (приложение№6,7)

Цель: создать камеру-обскуру своими руками в домашних условиях.

Приборы и материалы: картонная коробка, калька, канцелярский нож, скотч, баллончик с черной краской, линза, рейки для создания экрана, саморезы.

Ход работы:

1. Коробку изнутри покрасила черной краской для создания полной темноты;

2. Сделала отверстие, в которое вставила линзу;

3. Создала подвижную рамку, прикрепив кальку при помощи саморезов к прямоугольной конструкции из реек

4. Установила рамку внутри коробки.

Вывод: модель №3 получилась, т. к. с помощью подвижной рамки я смогла настроить фокусное расстояние модели камеры-обскуры на объект и увидеть его четкое изображение.

ВЫВОДЫ

Поставленные в работе задачи мною были выполнены:

1. Проанализировав литературу, я познакомилась с историей изобретения и устройством камеры-обскуры.

2. Выяснила, что, используя подручные средства, я могу изготовить модель камеры-обскуры.

3. Создала три модели камеры-обскуры. Модель №3 была лучшей, т. к. я учла все минусы предыдущих моделей.

Надеюсь, что созданная мной модель камеры-обскуры поможет для изучения тем на уроках физики, а это вызывает чувство гордости за то, что моя работа нужна.

ЛИТЕРАТУРА

1. Сурдин В., Карташев М. Камера-обскура //Квант. — 1999. — № 2. — С. 12-15.

2. http://printservice.pro/kamera-obskura

3. https://www.mpiwg-berlin.mpg.de/Preprints/P333.PDF

4. https://www.britannica.com/technology/camera-obscura-photography

5. https://islam-today.ru/istoria/zrenie_i_kamera/

6. https://ru.wikipedia.org/wiki/Камера-обскура

ПРИЛОЖЕНИЕ

Приложение №1 Приложение №2

Приложение№3 Приложение №4

Приложение №5 Приложение №6

Приложение №7

13