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Câmara escura de orifício

Física

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.
Imagem da vela formada ao fundo da câmara escura de orifício
Imagem da vela formada ao fundo da câmara escura de orifício
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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:


Por Domiciano Marques
Graduado em Física

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

SILVA, Domiciano Correa Marques da. "Câmara escura de orifício"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/camara-escura-orificio.htm. Acesso em 17 de julho de 2019.

Lista de Exercícios
Questão 1

(Unicesumar-SP) Uma pessoa de altura h coloca-se diante de uma câmara escura de orifício com o intuito de produzir, na face oposta ao orifício da câmara, uma imagem que corresponda a três quartos (¾) de sua altura. Sabendo que a câmara escura tem profundidade d, qual será a distância entre a pessoa e sua imagem?

a) (7.d) ÷ 3

b) (4.d) ÷ 3

c) (4.d.h) ÷ 3

d) (3.d.h) ÷ 4

e) (4.d) ÷ (3.h)

Questão 2

(IF-GO) O olho humano comporta-se de forma semelhante a uma câmara escura de orifício. Sabemos que os raios de luz que partem do objeto e atravessam o orifício determinam a imagem no fundo do olho. A figura a seguir representa um esquema simplificado do comportamento de formação de imagens no fundo de um olho saudável. Vemos que a imagem formada no fundo do olho se apresenta invertida, de cabeça para baixo.

Sabe-se que o olho humano apresenta aproximadamente 20 mm de profundidade (x' = 20 mm) e o objeto tem 8 m de altura colocado em uma posição a 32 m de distância do orifício do olho (x = 32 m). Nessa situação, a altura da imagem formada no fundo do olho será de:

a) 5 mm.

b) 7,5 mm.

c) 8 mm.

d) 10,8 mm.

e) 12,8 mm.

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