История, применение и принцип действия камеры-обскуры

Геометрическая оптика основывается на представлении о прямолинейном распространении света, и едва ли не главную роль в ней играет феномен светового луча. Когда свет отражается от полированной плоской поверхности, то угол падения обязательно должен быть равен углу отражения, поэтому, глядя в зеркало, можно увидеть не только собственное лицо, но и источник света. На этом принципе и построено великое изобретение геометрической и световой оптики — камера обскура (от лат. сamera — «комната» и obscura — «темная»).

Древнее изобретение

Первые упоминания о камере-обскуре встречаются еще в V веке до н. э. Именно тогда китайский философ Ми Ти поведал миру о возникновении изображения на стене затемненной комнаты. Принцип камеры обскура первым подробно описал и проанализировал Аристотель. Вслед за ним арабский физик и математик X века ибн Аль-Хайтам (Альхазен) сделал вывод о линейности распространения света. В Средние века камера-обскура была вновь «открыта» английским философом и естествоиспытателем Роджером Бэконом (1217–1294), а в 1279-м архиепископ Кентерберийский Джон Пенхам высказал мысль, что с помощью камеры-обскуры можно наблюдать за движением Солнца.

Первый прообраз фотографии

Первая камера обскура, использованная для написания художественных полотен, была создана Леонардо да Винчи. «Титан Возрождения» подробно описал ее в своем «Трактате о живописи». «…Когда изображения освещенных объектов проходят через маленькое круглое отверстие в очень темную комнату, вы будете видеть на бумаге все те объекты в их естественных формах и цветах…», — писал великий живописец, наблюдая, как лучи света, отражаясь на матовом стекле, создавали перевернутое цветное изображение.

Конечно, по такой технологии нельзя запечатлеть что-то динамичное, так что если вас интересует спортивная съемка, читайте о ней отдельный материал. Съемка в сумерках также будет проблематичной. Но с камерой-обскурой можно было написать идеальный натюрморт, чем Леонардо и пользовался.

«Темную комнату?» — спросите вы. Да, в Средние века и в сменившую их эпоху Возрождения камера-обскура была стационарной — большой темной комнатой с отверстием в одной из стен. Художник находился внутри нее, зарисовывая на противоположной стене происходящее снаружи. Для больших по размеру полотен это было весьма удобно. Леонардо да Винчи принадлежит и проект инструмента для измерения интенсивности света, и фотометр, воплощенный в жизнь лишь три века спустя. Неудивительно, что в числе изобретений великого художника почетное место занимала камера-обскура — прообраз будущего фотоаппарата.

И все же камера-обскура великого Леонардо имела существенное неудобство. Как ученый-оптик Леонардо да Винчи знал, что зрительные образы на роговице глаза проецируются в перевернутом виде, поэтому не удивлялся тому, что в камере-обскуре все отображалось вверх ногами. Но художникам, пытавшимся вслед за Леонардо соединять живопись и достижения прикладной оптики, было очень неудобно каждый раз ставить все с головы на ноги. Это учел Йоганнес Цан, который в 1686 году, опираясь на чертежи и расчеты великого Леонардо, спроектировал портативную камеру-обскуру, значительно ее усовершенствовав. Он снабдил камеру зеркалом, расположенным под углом 45 градусов и проецирующим изображение на матовую горизонтальную пластину, что позволяло художникам легко переносить пейзажи на бумагу уже не в перевернутом виде.