LA MACCHINA FOTOGRAFICA

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1 D LA MACCHINA FOTOGRAFICA Parti essenziali Per poter usare la macchina fotografica, è bene vedere quali sono le sue parti essenziali e capire le loro principali funzioni. a) OBIETTIVO: è quella lente, o gruppo di lenti, attraverso cui passa la luce per entrare dentro la macchina. La sua caratteristica principale è la lunghezza focale, che viene indicata sul bordo anteriore e che di solito si misura in mm. Il gruppo di lenti si può muovere avanti o indietro a seconda di cosa vogliamo che appaia nitido sulla pellicola (ne riparleremo: questa operazione viene chiamata messa a fuoco ). La lunghezza focale rappresenta all incirca la distanza fra l obiettivo e la pellicola quando si fotografano oggetti molto lontani. Una definizione più precisa la vedremo più avanti. b) DIAFRAMMA: è una lamina con un foro, messa fra le lenti dell obiettivo; l ampiezza del foro è variabile regolando un disco esterno, sul quale si trovano dei numeri in quest ordine: Fra poco capiremo il loro significato c) OTTURATORE: è il meccanismo che fa passare la luce per il tempo che vogliamo: il tempo si stabilisce regolando un dispositivo che porta scritti i seguenti numeri: B - T Se per esempio regoliamo l otturatore sul numero 60, quando scattiamo la foto esso rimarrà aperto per 1 secondi, cioè per un sessantesimo di secondo. 60 D-1

2 Nella posizione B l otturatore sta aperto finché teniamo il dito premuto sullo scatto. Nella posizione T l otturatore si apre quando premiamo lo scatto, resta aperto, e si chiude solo se premiamo una seconda volta lo scatto. d) MIRINO: è un apertura con delle lenti, nella quale si guarda per individuare la scena che viene riprodotta nella pellicola. e) PELLICOLA: è la superficie sensibile alla luce, su cui questa arriva dopo aver attraversato l obiettivo, il diaframma e l otturatore. Per mezzo di una reazione chimica (ne riparleremo) la pellicola è capace di riprodurre l immagine della scena fotografata. La macchina fotografica ha un formato, che esprime le dimensioni del rettangolo di pellicola che viene impressionato in una fotografia. Il formato delle macchine oggi più comuni è (mm), ma esistono anche formati più piccoli e più grandi. Schema di una macchina tipo reflex fig. D1 D-2

3 Dimensioni dell immagine e lunghezza focale L immagine dell oggetto sulla fotografia è più piccola dell oggetto reale. Vogliamo capire di quanto è più piccola, e poi capire da che cosa dipende questa riduzione. Facciamo un esempio: in una classe, un gruppo di ragazzi ha usato una macchina Polaroid (di quelle che danno subito la fotografia pronta) per fotografare la cattedra. La macchina usata aveva l obiettivo fisso, e la distanza (misurata) fra obiettivo e pellicola era circa 11 cm. La cattedra aveva le seguenti dimensioni: larghezza 105 cm, altezza 41 cm. La distanza dalla cattedra alla macchina era 280 cm. I ragazzi hanno misurato le dimensioni della cattedra sulla foto, e hanno trovato: larghezza dell immagine altezza 4,2 cm 1,5 cm Quante volte l immagine è più piccola della cattedra reale? Proviamo a calcolare i rapporti: largh. cattedra largh. immagine = 105 cm 4, 2 cm = 25 altezza cattedra altezza immagine = 41 cm 1, 5 cm = 27 I due rapporti sono quasi uguali, e probabilmente la differenza dipende dalla scarsa precisione delle misure. Se prendiamo per il momento per buona l ipotesi che il rapporto sia lo stesso, abbiamo che la cattedra reale e la sua immagine sulla foto sono simili, e che l immagine è ridotta circa 25 volte. Ma questa riduzione di 25 volte da che cosa dipende? Osserviamo che ci sono altri due dati, dei quali si può fare il rapporto: distanza cattedra - macchina fotografica lungh. focale = 280 cm 11 cm = 25 circa Anche questo rapporto ha lo stesso valore dei precedenti, ed è stato calcolato considerando non le dimensioni, ma la posizione dell oggetto. Sembra perciò che si possa concludere così: La distanza fra m.f. e oggetto, con la lunghezza focale dell obiettivo, determinano le dimensioni dell immagine; più precisamente il fattore di scala (cioè il numero di volte di cui l immagine è rimpiccolita) si ottiene dal rapporto delle due: D-3

4 fattore di scala = distanza focale È bene però che prendiate questa conclusione come provvisoria: in primo luogo dovreste ripetere voi stessi questo esperimento; in secondo luogo vorremmo capire come mai le cose vanno proprio così (di questo parleremo più avanti). Esperimento n. 2 (le dimensioni dell immagine fotografica) Fotografate un oggetto di forma semplice e regolare, disposto perpendicolarmente alla macchina (una porta, una finestra,... ). Misurate le dimensioni dell oggetto, e la sua distanza dalla macchina. Sulla fotografia misurate le dimensioni dell immagine, e verificate se questa è simile all oggetto. Cercate sulla macchina la focale, o misuratela direttamente, e calcolate il fattore di scala: discutete il risultato ottenuto. Se possibile, ripetete le prove con altri oggetti, con altre distanze, e meglio ancora con macchine di diversa focale. Controllate se in tutti i casi è vero che il fattore di scala fra oggetto e immagine è quello dato dalla relazione in alto in questa pagina. Perché le immagini sono rovesciate? La propagazione rettilinea della luce C è un altra caratteristica dell immagine fotografica, che finora non abbiamo commentato: se guardate con attenzione la fotografia appena esce dalla macchina, potete vedere che è capovolta rispetto all originale. Se avete fotografato un albero, la punta dell albero è in basso e il tronco è in alto; quello che nella scena stava a destra, nella fotografia è ritratto a sinistra. Naturalmente, una volta che avete in mano la fotografia, non avete che da girarla, e tutto torna a posto. Domanda: ho fotografato il cartello stradale in- dicato nella figura qui accanto. Quale delle figure sotto rappresenta la fotografia come esce dalla macchina? Se ho fatto una diapositiva, e l ho montata male nel proiettore, quali figure potrò vedere sullo schermo, e quali no? Provate. fig. D2 D-4

5 Se non lo sapevate già, questo capovolgimento delle immagini vi sembrerà probabilmente un fatto curioso, e difficile da capire: perciò ora vogliamo ragionarci un po su. Però è bene che prima di cominciare i nostri ragionamenti ci convinciamo che il fatto è proprio vero (accade spesso che gli uomini cerchino di spiegare cose che in realtà non esistono: sapreste trovare qualche esempio?) Se poi il fatto è certo, se le immagini sono proprio rovesciate, dobbiamo accettare le cose come sono, anche se ci sembrano strane, se non riusciamo a capirle (anche questo accade spesso, che gli uomini rifiutino di accettare le cose che non gli piacciono). Però la Scienza non esisterebbe se gli uomini non cercassero sempre il perché delle cose: e noi vogliamo capire perché le immagini sono rovesciate. Cercando la risposta a questa domanda, ce ne troviamo subito davanti un altra: che cosa è la luce? Infatti la fotografia è prodotta dalla luce che proviene dall oggetto e che entra nella macchina fotografica: perciò per capire le immagini bisogna prima capire la luce! Per fortuna non è proprio così: a noi basterà capire solo qualcosa della luce. Proviamo a supporre questo: la luce è una cosa che viaggia, che va dall oggetto alla pellicola seguendo una certa strada. Ogni punto dell oggetto emette la sua luce, e questa, dopo aver percorso la sua strada, che deve attraversare l obiettivo, arriva in un punto della pellicola. Queste strade della luce si chiamano raggi. Ora è naturale chiedersi: come sono fatti questi raggi? Sono delle linee a zigzag, delle curve, o che altro? Non ne sappiamo niente per ora, ma possiamo provare a fare ancora un ipotesi, e faremo la più semplice: che i raggi di luce siano linee rette. Qualcuno tra voi, più impaziente, penserà che sia inutile andare avanti a forza d ipotesi. Invece le ipotesi sono utili, se possono essere messe alla prova. Come possiamo mettere alla prova le nostre ipotesi? Guardate la figura qui sotto. Pensate di aver fotografato un albero: A è la punta dell albero, B la sua base. Nella macchina fotografica, sulla pellicola avremo l immagine A di A, e l immagine B di B. Per quello che sappiamo, A starà al di sotto di B, perché l immagine è capovolta. D-5

6 fig. D3 Se la nostra ipotesi dei raggi rettilinei è giusta, questo si spiega: il raggio che parte da B e passa per O (obiettivo) arriva in B ; quello che parte da A, e deve passare ancora per O, dovrà finire sulla pellicola al disotto di B, perché i due raggi s incrociano in O. Dunque A (la punta dell albero nella fotografia) sarà sotto a B, che è la base dell albero. Ma c è molto di più: sempre dalla stessa figura, scopriamo che i due triangoli ABO e A B O sono simili, perché hanno gli angoli rispettivamente uguali (cercate di vederlo da soli). Se sono simili, hanno i lati in proporzione: AB : A B = OB : OB cioè alt. dell albero : alt. immagine = distanza : focale. Ma questa è proprio la relazione di scala che avevamo scoperta prima (pag. D3) in base alle nostre misure, senza aver fatto nessuna ipotesi: dunque la nostra nuova ipotesi, che i raggi sono rettilinei, ci ha spiegato un fatto già noto, che avevamo accettato senza cercarne il perché. Possiamo essere soddisfatti, almeno per ora: l ipotesi che i raggi di luce siano rettilinei ha dato risultati soddisfacenti alla prova dei fatti, e perciò la terremo per valida. Parleremo dunque di luce che si propaga in linea retta oppure di propagazione rettilinea della luce. D-6

7 L applicazione più importante che faremo della propagazione rettilinea della luce, è la seguente: se due raggi penetrano nell obiettivo formando un certo angolo, all interno della m.f. proseguono formando lo stesso angolo. Vedremo poi quanto ci sarà utile questa osservazione. fig. D4 D-7

8 Il campo di ripresa Quando facciamo una fotografia, sulla pellicola verrà riprodotta solo una parte degli oggetti che vediamo davanti a noi: quelli troppo discosti dall asse della macchina, cioè dalla retta perpendicolare al piano della pellicola, resteranno, come si dice, fuori del campo di ripresa. Vogliamo capire quanto grande sarà la scena che viene fotografata. Un osservazione analoga può esser fatta se guardiamo la macchina di lato: anche in questo caso c è un angolo che limita il campo fotografato. Pensiamo di osservare una macchina fotografica dall alto, e disegniamo i due raggi che colpiscono i due estremi, sinistro e destro, della pellicola. Gli oggetti che potranno essere fotografati sono quelli che si trovano dentro l angolo formato da questi raggi. fig. D5 Tenendo presenti le due cose, si può concludere che nella fotografia potranno essere visti solo gli oggetti compresi dentro una piramide infinita, che ha questi due angoli α e β tra le facce opposte (v. fig. a pag. seguente). La distanza alla quale gli oggetti si trovano non ha invece alcuna importanza: che si tratti della Luna, o di un gatto sul tavolo, nella fotografia si vedrà ugualmente. fig. D6 D-8

9 Resta da sapere quanto valgono gli angoli α e β: potete arrivarci da voi risolvendo questi esercizi. Esercizi 1) Disegna schematicamente una m.f. vista dall alto, col formato della pellicola nella sue vere dimensioni (ad es. 36 mm) e il suo obiettivo alla distanza giusta (ad es. f=50mm). Disegna i raggi estremi che delimitano il campo di ripresa, e che passano per il centro dell obiettivo. Misura l angolo a che viene così a formarsi. 2) Ripeti la costruzione di prima, per la stessa macchina vista di lato (l altezza del negativo sarà 24 mm). Misura l angolo β. 3) Se con lo stesso formato si usa un obiettivo di focale maggiore, il campo di ripresa diventa più ampio o si restringe? Spiega. 4) Bianca e Carlo discutono. Bianca dice che gli obiettivi di focale più lunga sono svantaggiosi, perché hanno un campo più piccolo. Carlo sostiene che sono vantaggiosi, perché danno una minore riduzione di scala, cioè immagini più grandi. Chi ha ragione? Potrebbero aver ragione tutti e due? fig. D7 D-9