A câmara escura é um dispositivo construído a partir de uma caixa de faces paralelas com um pequeno orifício, que permite a entrada da luz.
O que é a câmara escura de orifício?
A câmara escura de orifício é uma evidência direta de um dos princípios da óptica geométrica: o princípio da propagação retilínea da luz e da independência dos raios de luz. Ela consiste basicamente em uma caixa de paredes paralelas opacas e pintadas de preto. Em uma de suas faces, há um pequeno orifício circular, que permite a entrada de uma pequena quantidade de luz. Do outro lado, posiciona-se um anteparo branco (um lençol ou papel, por exemplo) ou até mesmo algum material fotossensível que possa ser sensibilizado com a luz, como os filmes fotográficos usados para a captura de imagens nas câmeras analógicas.
Há relatos da Antiguidade que remetem à utilização desses dispositivos na época de filósofos, como Aristóteles, para a realização de observações astronômicas. Durante a Idade Média, esse tipo de aparato óptico também foi utilizado por diversos artistas para a produção de retratos e pinturas de paisagens estáticas.
As imagens formadas pelas câmaras escuras de orifício são reais, pois são projetáveis e invertidas em relação aos objetos. Quanto menor o diâmetro do orifício que permite a entrada de luz, mais nítidas as imagens são. Esse tipo de condição de nitidez traz um problema: para obter imagens suficientemente nítidas, abre-se mão da intensidade da luz. Como resposta a esse tipo de problema, o físico italiano Girolamo Cardano desenvolveu uma câmara de luz com orifício maior, mas acoplada a uma lente convergente biconvexa, capaz de aumentar a convergência dos raios de luz sem diminuir sua intensidade. Graças a essa técnica, a produção de imagens mais claras e nítidas tornou-se possível. Maior intensidade de luz poderia promover a sensibilização de filmes fotográficos com menor tempo de exposição, o que deu origem às primeiras câmeras fotográficas.
Como funcionam as câmaras escuras de orifício?
Em razão do pequeno diâmetro do orifício localizado em uma de suas faces, apenas alguns raios de luz provenientes do meio externo conseguem atingir o interior da câmara escura. Graças a isso, é possível que se formem imagens suficientemente nítidas.
Considere um objeto de altura o, distante da parede externa da câmara escura em uma distância x. Considere também que x' é a profundidade da câmara e que i é a altura da imagem projetada no fundo dessa câmara. Um esquema da situação proposta é ilustrado na figura a seguir:
Os triângulos formados pelos raios de luz provenientes do objeto e aqueles que adentram o interior da câmara escura são semelhantes por apresentarem pelo menos dois ângulos iguais (semelhança ângulo-ângulo - AA):
Nesse caso, podemos construir a seguinte relação e dizer que:
Para utilizar a relação dada acima, perceba que, uma vez que as unidades das distâncias relacionadas pela expressão acima são compatíveis entre si, pouco importa se estiverem dadas em metros, centímetros ou qualquer que seja a unidade de medida fornecida.