Fotoaparat z luknjico: definicija, delovanje, čas osvetlitve in solargrafija

Fotoaparat z luknjico je preprost fotoaparat, ki nima običajne steklene leče. Namesto leče uporablja zelo majhno luknjico v tankem materialu: vsi svetlobni žarki iz prizora skozi to eno točko oblikujejo na nasprotnem zaslonu sliko. Da bi dobili razmeroma jasno sliko, mora biti luknjica zelo majhna; pogosto se navaja pravilo približno 1/100 razdalje do zaslona ali manj, vendar obstajajo tudi natančnejše formule (glejte spodaj). Tipično je Zaklop takšnega fotoaparata preprost — ročno upravljana zatikalka ali trak iz svetlobno neprepustnega materiala, ki luknjico pokrije in odkrije.

Kako deluje

Lučni žarki iz vsake točke prizora, ki gredo skozi luknjico, padajo na nasproten zaslon in ustvarijo eno točko slike. Ker skozi luknjico gre zelo majhna snop svetlobe iz vsake prizorne točke, je slika običajno ostra pri večji globinski ostrini, vendar obstaja kompromis med ostrino in difrakcijo: premajhna luknjica povzroči difrakcijske zameglitve, prevelika pa optično zamegli sliko. Slika je običajno zrcaljena in obrnjena (zgornji del prizora se prikaže spodaj).

Značilnosti slike

• Ostrina in mehkost: končna ostrina je odvisna od premera luknjice in razdalje do zaslona (fokalne razdalje).
• Velika globinska ostrina: skoraj vse v kadru je v fokusu zaradi majhne zaslonke.
• Difrakcija: če je luknjica premajhna, se pojavijo difrakcijski učinki, ki zmanjšajo ostrino.
• Inverzija slike: slika je obrnjena in lahko rahlo zrcaljena glede na prizor.
• Barva in kontrast: pri dolgih osvetlitvah (npr. solargrafiji) se lahko papir ali material obnaša drugače kot film ali digitalni senzor; barve in kontrast so odvisni od materiala in trajanja osvetlitve.

Velikost luknjice in osnovni izračun

Obstaja več približkov za določitev optimalne velikosti luknjice. Uporabno empirično pravilo je, da je luknjica približno 1/100 do 1/200 razdalje (v isti merski enoti) do zaslona, vendar natančnejši fizikalni izračun upošteva difrakcijo in valovno naravo svetlobe. Ena pogosta formula (Rayleighov približek) je:

d = 1,9 · sqrt(f · λ)

kjer je d premer luknjice, f je razdalja od luknjice do zaslona (fokalna razdalja) in λ je valovna dolžina svetlobe. Če izrazimo f v milimetrih in vzamemo povprečno valovno dolžino vidne svetlobe λ ≈ 0,00055 mm, dobimo praktičen približek:

d ≈ 0,045 · sqrt(f_mm)

Primer: za f = 100 mm bo optimalna luknjica okoli d ≈ 0,45 mm.

To je le orientacija — v praksi je najbolje preizkušanje z nekaj različnimi luknjicami, da dosežete želeno ostrino in kontrast.

Čas osvetlitve in solargrafija

Ker je luknjica izredno majhna, skozi njo pride zelo malo svetlobe, zato fotoaparati z luknjico potrebujejo daljše čase osvetlitve kot lečni aparati. Tipični časi osvetlitve se gibljejo od nekaj sekund pa vse do ur, dni ali celo več mesecev. Za dolge časovne intervale, ki zajamejo gibanje Sonca, se uporablja tehnika imenovana solargrafija.

Solargrafija je metoda, pri kateri fotograf (običajno z zaprto komorno iz pločevinke, valjaste cevi ali posebnega ohišja) izpostavi fotografski papir ali drug svetlobno občutljiv material na neposredno sončno svetlobo skozi luknjico za zelo dolgo obdobje (dni do mesecev). Rezultat je trajna sled poti Sonca na nebu — na papirju nastanejo svetle ali temne linije (odvisno od uporabljenega materiala in postopka). Pogosti časovni okvirji so od nekaj dni do 6 mesecev ali celo enega leta; dolžina izpostavitve določi, kako dolge in kompleksen bodo poti Sonca. Pri zelo dolgih osvetlitvah je treba upoštevati tudi recipročne napake pri fotografskem materialu (reciprocity failure).

Pri solargrafiji se pogosto uporablja nezahteven postopek brez kemičnega razvijanja: izpostavljen fotografski papir se preprosto poskenira ali fotografsko reproducira, saj deluje kot "direktni negativ" z dolgim postopkom izpostavitve.

Gradnja in materiali

• Ohišje: preprosta pločevinka, steklenica, škatla ali leseno/kovinsko ohišje. Glavno je, da je temno in svetlobno neprepustno.
• Luknjica: tanko kovinsko folijo ali aluminijasto ploščico prebodemo z zelo tanko iglo. Luknjico je smiselno malenkost popraviti (obrusiti in poravnati), da je rob gladek — to zmanjša difrakcijo in izboljša ostrino.
• Zaslon: notranji kos fotografske papirne ali filmske površine, prosojni zaslon za projekcije ali svetlobno občutljiv material pri solargrafiji.
• Zaklop: preprosta drsna reža, trak ali majhna loputa iz črnega traku, ki prekriva luknjico. Pri dolgih ekspozicijah je ključno, da je zaprtje popolno, da prepreči neželeno osvetlitev.

Uporaba in primeri

• Izobraževanje: enostavni prikazi optike in principa camera obscura.
• Umetnost: ustvarjanje unikatnih in sanjavih posnetkov z značilno mehko estetsko podobo.
• Astronomija in varno opazovanje: projekcija slike Sonca na prosojni zaslon je varen in učinkovit način za opazovanje sončnih mrkov ali aktivnih področij na Soncu, ker ne gledamo neposredno v svetel vir.
• Solargrafija: dolgočasni (long-exposure) posnetki poti Sonca čez nebo.

Varnostne napotke

• Projekcija slike Sonca s pomočjo fotoaparata z luknjico ali camera obscura je varna metoda za opazovanje Sonca; vendar se nikoli ne glejte neposredno v Sonce skozi luknjico ali optični instrument brez primernih filtrov.
• Pri izdelavi ohišja zagotovite, da ni svetlobnih puščanj — tudi majhen trak svetlobe lahko pokvari dolgoročno solargrafsko ekspozicijo.

Praktični nasveti in pogoste napake

• Za začetek naredite več različic luknjic in preizkusite različno razdaljo do zaslona, da ugotovite, katera kombinacija daje najboljši kompromis med ostrino in svetlostjo.
• Uporabite temno barvno notranjost ohišja (črna barva ali mat), da zmanjšate povratno odbojno svetlobo.
• Pri dolgih ekspozicijah fiksirajte ohišje na stabilno podlago ali nosilec, da se ne premika — premik naredi sled Sonca nejasno ali podvoji linije.
• Če želite zajeti pot Sonca čez obdobje dni ali mesecev, postavite fotoaparat tako, da je luknjica natanko usmerjena proti pričakovani smeri Sončeve poti (v severni polobli običajno proti jugu).
• Pri uporabi fotografske papirne solargrafije po dolgi izpostavitvi previdno odstranite papir v temi ali s šibko rdečo svetlobo, če ga boste še kemično razvijali — če pa želite neposreden “solargraf”, papir običajno le poskenirate brez kemične obdelave.

Fotoaparati z luknjico so preprosti za izdelavo in razumevanje, a hkrati nudijo bogate možnosti za eksperimentiranje — od kratkih kreativnih posnetkov do fascinantnih solargrafskih zapisov poti Sonca čez več mesecev.

Vprašanja in odgovori

V: Kaj je kamera z luknjicami?

V: Kako velikost odprtine vpliva na sliko, ki jo ustvari fotoaparat z luknjico?

V: Iz česa je narejen zaklop fotoaparata z luknjicami?

V: Kaj je solargrafija?

V: Zakaj je pri fotoaparatih z luknjicami potreben daljši čas osvetlitve kot pri običajnih fotoaparatih?

V: Kako si lahko ogledamo sliko, ki jo ustvari pinhole kamera?

V: Ali je slika, ki jo ustvari luknjičasta kamera, obrnjena navzdol ali desno navzgor?

Išči po črki