Чудо-приборы своими руками: камера обскура и катушка Теслы (фото, видео). Сделай камеру сам
Законы электростатики, оптики и механики можно изучить с помощью самодельных приборов.
Катушки вставляются одна в другую (вторичная в первичную) и закрепляются на подставке из диэлектрика. Сверху на вторичной катушке установите разрядник. Как правило это тороид, то есть свернутая кольцом трубка. Это может быть алюминиевая гофрированная труба из тех, что используются для вытяжек и продаются в строительных магазинах.
Теперь внимательно посмотрите на катушки, которые вы только что сделали, и запомните, что в рабочем состоянии их ни в коем случае нельзя трогать руками, иначе останетесь без рук и всего, к чему эти руки крепятся. Зато сами искры относительно безопасны, к ним можно прикасаться, стоит лишь учесть, что они довольно горячие.
Помните также, что трансформатор Тесла следует держать подальше от электронных приборов, таких как компьютер и мобильный телефон.
Поскольку напряжения бытовой розетки в 220 вольт мало, нужно повысить напряжение хотя бы до 2-3 кВ (киловольт) с помощью трансформатора. Он подключается к катушкам через конденсатор.
Чтобы от тороида шли молнии большей длины, на некотором расстоянии от катушек нужно установить какой-нибудь штырь. Можно подносить проволоку или отвертку, а то и просто ловить разряды голыми пальцами. Если поднести к тороиду лампочку, то она начнет светиться.
Если вы все же ленитесь или боитесь мастерить такой искрометный прибор, то продаются уже готовые плазменные лампы, тоже в свое время изобретенные Николой Теслой - стеклянные шары, внутри которых находится электрод и разреженный газ.
Оптика: камера обскура
Камера обскура - это предшественница современных фотоаппаратов. Сделать ее намного проще и безопаснее, чем катушку Теслы.
Возможны два варианта. Первый - это превратить в камеру обскуру всю комнату. Желательно, чтобы стены комнаты были свободными и белыми, а окна выходили на солнечную сторону.
Окна комнаты нужно плотно закрыть щитом из фанеры или картона, оклеенного черной бумагой, так чтобы нигде не просачивался свет. В этом щите просверлите крошечное отверстие, размером с глазок. На противоположной стене появится цветное изображение пейзажа, который у вас за окном. Только изображение это будет перевернуто. Если отверстие слишком маленькое, картинка может получиться слишком размытой.
Этот опыт демонстрирует, что свет распространяется по прямым линиям. Лучи, проникающие в маленькое отверстие, перекрещиваются и переворачиваются.
Один фотограф, Абелардо Морелл, даже превратил принцип камеры обскуры в арт-проект. Он ездит по миру, делает из комнат камеры обскуры и фотографирует пейзажи, которые проявляются на стенах.
Маленькую камеру обскуру легко сделать из жестянки или еще лучше - из цилиндрической коробки от чипсов Pringles. С одной стороны иголкой прокалывается аккуратная дырочка, с другой - днище заклеивается тонкой полупрозрачной бумагой. Камера обскура готова.
Но намного интереснее делать с помощью камеры обскуры настоящие фотографии. В спичечном коробке, выкрашенном черной краской, вырежьте небольшое отверстие, заклейте его фольгой и проколите иглой крохотную дырочку не более 0,5 мм в диаметре.
Пропустите через спичечный коробок фотопленку, загерметизировав все щели, чтобы не засветить кадры. "Объектив", то есть дырочку в фольге, нужно чем-нибудь заклеивать ли плотно прикрывать, имитируя затвор.
Механика: паровой двигатель
Принцип работы парового двигателя довольно прост. Правда, такое устройство будет чисто декоративным. Его обычно делают поклонники стим-панка.
Нужно взять жестяную банку. Подойдет банка из-под пива или колы. В каждом из донышек сделайте отверстие. Через отверстия протяните металлическую трубку. Открытые концы трубок - сопла - можно немного сузить.
Поместите конструкцию на подставку и заполните ее водой. Под банкой должно быть достаточно пространства для свечи.
Под банкой зажгите свечу или таблетку сухого горючего. Когда вода закипит, из сопел повалит пар, и конструкция начнет крутиться.
Вместо банки можно использовать куриное яйцо. В нем проколите отверстие диаметром 5 мм и вылейте содержимое. Затем наполните водой и поместите над небольшой свечой.
Вот пример более сложного парового двигателя:
Гидростатика: фонтан Герона
Самый простой способ сделать декоративный фонтан - это купить электрическую помпу для аквариума и подсоединить к ней шланг. Шланг и помпу нужно запустить в широкую вазу или горшок и залить водой. Конец шланга можно замаскировать морской раковиной с просверленным в ней отверстием.
Сегодня мы расскажем как такую пинхол-камеру сделать из собственной комнаты. Чаще всего это приспособление называется "camera obscūra" , что в переводе с латыни означает "тёмная комната". По сути именно "тёмную комнату" мы и будем делать. Для начала завешиваем окно плотным материалом. Мы использовали большие куски картона, но в итоге светоизоляция была недостаточной и пришлось дополнительно заклеивать щели обычной пищевой фольгой.
Заклеивание щелей оказалось настолько муторным занятием, что наверное было бы проще сразу обклеить окно фольгой полностью и не заморачиваться с картоном. Она легче картона и лучше держится (обычного скотча достаточно).
Итак мы создали абсолютно тёмную комнату, что, кстати говоря, весьма полезно в белые ночи. Осталось теперь пропустить туда свет через малое отверстие. Тут мы оказываемся перед выбором. Чем меньше отверстие, тем изображение будет резче, но в то же время и темнее (меньше проходит света). При увеличении отверстия яркость изображения повышается, но резкость падает. Мы остановили свой выбор на отверстии примерно равном диаметру десятикопеечной монеты.
Всё, камера готова. На стене, противоположной окну получается вот такое перевёрнутое изображение улицы.
На данном снимке яркость примерно соответствует той яркости, которую наблюдали мы. Проделывалось это всё это зимой, когда на улице итак постоянно мало света, летом же изображение было бы, конечно, ярче. Для того, чтобы лучше различить детали, продемонстрируем изображение снятое на более длительной выдержке.
Для хорошего восприятия, лучше, когда стены окрашены равномерно. Мы не стали перекрашивать стены и сдирать обои но для более комфортного просмотра изображения спроецировали его на серый экран.
Конечно же изображение вы сможете увидеть не только на стене, противоположной окну, но и на остальных стенах, а также на потолке и полу, На этой фотографии, например, видна автомобильная парковка возле дома, которая спроецировались на потолке в непосредственной близости от окна.
Хорошо видны припаркованные автомобили и тропинка. Очень удобно лёжа на кровати проверять, не угнали ли машину. Кроме того, такое изображение будет вызывать не сильный дискомфорт из-за своей перевёрнутости, как это происходило с домами на предыдущих фотографиях. Смотрится всё это достаточно забавно, как кино на большом экране.
Удачных вам экспериментов!
Существует выражение: «фотографическая точность», потому что считается, что ничто не может быть объективнее фотографии. Но на самом деле это не так. То, что передают фотографии, -далеко не сама реальность. Возможно, точнее соответствуют ей снимки, похожие на полотна Вермеера. Получить их можно с помощью консервной банки с аккуратной дыркой. Как именно -рассказывает фоторедактор «НС» Вячеслав ЛАГУТКИН.
Что зашифровал Леонардо да Винчи
Сквозь лето катил тяжелый армейский транспорт. Внутри, в полной темноте, затерялся рядовой срочной службы. Пахло нагретым брезентом, покрышками, сапогами и дорогой. Вдруг на развороте луч солнца ударил через дырочку в тенте, и по борту грузовика побежали перевернутые изображения домов, деревьев, фигуры людей. Так двадцать лет назад я столкнулся с явлением камеры-обскуры.
Этот визуальный эффект известен человечеству уже тысячи лет. Китайский философ Мо Цу описал это явление в пятом веке до Р. Х. Аристотель, наблюдая такой же эффект, так и не смог постичь его причину. Отдельные упоминания о создании первого аппарата, воспроизводящего этот феномен, указывают на Роджера Бэкона (XIII век). О том, как использовать это устройство в живописи, написал в своих зашифрованных трудах Леонардо да Винчи, но разгадать его тайнопись смогли только в 1797 году. Тем не менее сведения о том, как можно с помощью камеры-обскуры копировать реальность, распространились среди художников еще до начала XVII века. В темной комнате с отверстием в стене наружный вид проецировался на противоположную стену. Оставалось только подобрать краски и нанести их на изображение. Так были написаны многие пейзажи, портреты, натюрморты. Хорошо заметно использование камеры-обскуры в творчестве великого голландского художника Яна Вермеера. Специалисты подтверждают, что, например, в портрете «Девушки в красной шляпе» Вермеер передает рассеянные блики, характерные именно для обскуры. На ту же технику указывают и многочисленные скопления световых пятен в другой картине Вермеера «Вид Делфта».
К середине XVII века появились переносные камеры-обскуры, снабженные линзами для повышения яркости цвета, резкости и контраста
Вид камеры-обскуры (более позднее название "пинхол") сзади со снятыми верхней и задней крышками
В наше время фотографы, пресытившиеся жестким, фактурным изображением обычных линзовых объективов, вновь открыли камеру-обскуру, которую сейчас называют пинхолом или стенопом.
Это не банка! Это фотоаппарат!
Чем же привлекала камера-обскура Вермеера? И почему современные фотохудожники отказываются от дорогих объективов ради коробочки с дыркой? Достоинств у камеры-обскуры много: одно из них -- получение необыкновенно мягкого и пластичного изображения, лишенного излишеств конкретики. Все это, конечно, при условии, что размеры отверстия точны, а края ровные.
Другое преимущество -- стеноп не надо наводить на резкость, потому что линзы в нем нет, и глубина резкости бесконечна. То есть все резко -- от того, что расположено в нескольких сантиметров, до горизонта.
Людмила Зинченко. Красная площадь. 2008 год. Приз "серебряная камера". Фото сделано пинхолом
Оптические искажения, например хроматическая аберрация (светлая кайма по контуру контрастного изображения), никогда не побеспокоят фотографа со стенопом в отличие от коллег, использующих линзовые объективы. А еще, если пленку расположить на одинаковом расстоянии от дырочки (изогнуть по дуге), исправятся перспективные искажения.
Своими силами стеноп можно сделать из банок из-под кофе и газированных напитков, бочек и холодильников, вагонов и фургонов, спичечных коробков и обувных коробок. И, разумеется, из фотоаппаратов (надо иметь в виду, что чем больше обскура, тем подробнее изображение).
Как сделать камеру-обскуру своими руками
В качестве образца для изготовления пинхола на базе фотоаппарата взята зеркальная цифровая камера Canon 400 D. На его месте может быть любой фотоаппарат со сменой оптики |
|
| В крышке-заглушке, которой для предохранения закрывают фотоаппарат (камеру), когда объектив снят, точно по центру надо проделать отверстие диаметром до 1 см | |
| Объектив для пинхола - пластинку с дырочкой - необходимо прикрепить изнутри, то есть к стороне заглушки, обращенной внутрь камеры. Лучше, если поверхность заглушки, или "объектива", будет не блестящей, а черной или матовой | |
| На этом объектив для стенопа готов |
Такой камерой может быть практически любой фотоаппарат. Если это фотоаппарат со сменной оптикой типа «Зенит», «Киев», Nikon, Canon, Pentax, Minolta, «Зоркий», ФЭД и т. д., достаточно снять объектив и использовать крышку-заглушку, которой для предохранения закрывают фотоаппарат, когда объектив снят. В заглушке точно по центру надо проделать отверстие диаметром до 1 см, а «объектив» для стенопа -- пластинку с дырочкой -- прикрепить изнутри, то есть к стороне заглушки обращенной внутрь камеры. Важно проследить за тем, чтобы заглушка изнутри, равно как и «объектив», не имела светлых блестящих поверхностей, лучше, если они будут черными и матовыми. Помощники здесь -- наждачная бумага, бархат, краска, клей. Заглушки можно приобрести в любом крупном фотомагазине, они дешевые. Совсем простой вариант -- заклеить отверстие под объектив на фотоаппарате черной бумагой с необходимого размера дырочкой точно посередине.
Если объектив у фотоаппарата несъемный, его можно демонтировать или просто удалить линзы и лепестки диафрагмы и установить в него пластину с дырочкой. Для этой цели подойдут и «Любитель», и «Смена», и «Искра», и «Москва».
Будет фотограф использовать в качестве стенопа консервную банку или собственную комнату, предварительно затемнив ее и проделав дырочку в шторах напротив огромного листа светочувствительного материала (фотобумаги или фотопленки), раскатанного во всю стену, сделает одну дырочку или несколько в разных местах (изображение при этом причудливо повторяется и накладывается само на себя), зависит только от его возможностей и фантазии. Наконец, можно через интернет заказать фирменный пинхол -- красивую деревянную коробочку с идеальной дырочкой в боку. Удовольствие недешевое -- в среднем 200 евро.
Особенности съемки обскурой
Выбрав объект съемки, надо направить на него обскуру (предварительно установив ее неподвижно) и открыть дырочку. При длительных выдержках уравнивается пленка разной чувствительности, например 100 и 400 единиц, что избавит от необходимости выбирать. При хорошем дневном освещении выдержка может составить 10-15 секунд, на ярком солнце -- 2-4 секунды, тогда как вечером или в слабо освещенном помещении -- от 8-15 минут (неяркий электрический свет) до 1 часа и более. По окончании съемки следует закрыть и перевести пленку на следующий кадр, если нет желания достичь причудливых эффектов путем мультиэкспозиции. Точное время съемки, конечно, может подсказать фотоаппарат с экспозамером или экспонометр (на фирменных пинхолах имеются даже специальные таблички для расчета выдержки), но подбор выдержки опытным путем (несколько десятков кадров в разных условиях освещения) достаточно надежен и прост, особенно если пинхол самодельный.
Снимок сделанный тем пинхолом, процесс изготовления которого показан выше
Чем привлекательна такая съемка? Во-первых, непостижимой простотой: никакой сложной механики, электроники, автофокусной многолинзовой оптики -- только коробка с дырочкой и заряженная в нее пленка.
Во-вторых, непредсказуемостью: отсутствие видоискателя, а следовательно возможности выстраивать композицию в кадре, предполагает съемку «наугад», «по наитию» -- с живой непосредственной картинкой в результате.
И, наконец, в-третьих, созерцательностью: длительные выдержки, характерные для пинхола, не терпят суеты и легко настраивают на неспешный философский лад.
Пинхол, в отличие от фотоаппарата, позвлояет снять не момент, но состояние. На самом деле этот храм на Валааме полон. Но на пленке в виде полутеней полуились только те, кто в течение часа стоял на месте, а тех, кто выходил, на пленке не видно
Словарь фотографических терминов
Пинхол
(от англ. pinhole, pin -- булавка, hole -- дырка) -- полая затемненная камера с маленьким отверстием (часто проделанным булавкой) для получения изображения при прохождении света через отверстие. Используется в художественной фотографии. То же самое, что и стеноп (от фр. Sténopé).
Обскура, камера-обскура
(от лат. obscurus -- темный) -- неправильное, но широко распространенное название пинхола. Исторически обскурой называлась камера с небольшой линзой, а не с дырочкой.
Мультиэкспозиция
-- многократная съемка на один кадр.
Экспозамер
-- измерение света с учетом чувствительности пленки или матрицы для определения выдержки (времени съемки) и диафрагмы (размера отверстия для съемки). При съемке пинхолом определяется только выдержка, так как диафрагма, т. е. дырочка, постоянна.
Экспонометр
-- прибор для экспозамера.
Хроматическая аберрация
-- оптическое искажение в виде светлого контура по краю контрастного изображения (границы между светлым и темным). Возникает из-за разницы в длине световых волн.
Что доказывает этот опыт? Что свет распространяется по прямым линиям: лучи от верхней части предмета и лучи от нижней его части перекрещиваются в отверстии щита и идут далее так, что первые лучи оказываются внизу, а вторые - вверху. Если бы лучи света были не прямые, а искривлялись или изламывались, получилось бы нечто совсем иное.
Замечательно, что форма отверстия нисколько не влияет на получаемые изображения. Просверлите ли вы круглую дырочку или проделаете квадратное, треугольное, шестиугольное и тому подобные отверстия, изображение получается на экране одинаковое. Случалось ли вам наблюдать на земле под густым деревом овальные светлые кружочки? Это не что иное, как изображения солнца, нарисованные лучами, которые проходят через разнообразные промежутки между листьями. Они кругловатые, потому что солнце круглое, и вытянутые, потому что падают на землю косо. Подставьте лист бумаги под прямым углом к лучам солнца - вы получите на нем совершенно круглые пятна. А во время солнечного затмения, когда темный шар луны надвигается на солнце, заслоняя его и превращая в яркий серп, круглые пятна под деревьями превращаются в маленькие серпы.
Тот аппарат, которым работали фотографы начала века, есть не что иное, как такая же камера-обскура, но только в отверстие её вставлен объектив, чтобы изображение получилось более яркое и отчетливое. В заднюю стенку вставляется в такой камере матовое стекло, на котором и получаются изображения - конечно, вниз головой; фотограф может рассматривать его, только накрыв камеру и себя темной материей, чтобы посторонний свет не мешал глазам.
Некоторое подобие такой фотографической камеры вы можете смастерить сами...
Материалы и принадлежности :
Два листа плотного картона размерами 48х37 см и 30,5х19,5 см, клей, лейкопластырь, измерительная линейка, карандаш, нож.
Изготовление
- Начертите на первом листе картона развертку камеры (см. рис.).
- Проведите диагонали на квадратном выступе развертки и нарисуйте окружность диаметром 1 см с центром на пересечении диагоналей.
- Вырежьте ножом всю развертку и кружок на выступе.
- Сделайте надрезы ножом по линиям сгиба, обозначенным пунктиром, до половины толщины картона.
- Согните стенки и склейте их при помощи бумажных полосок или ленты лейкопластыря.
- Круглое отверстие заклейте плотной черной бумагой.
- В открытый конец коробки вставьте подвижный экран, который изготовьте из второго листа картона, предварительно начертив на нем развертку (рис.).
- Вырежьте эту развертку и квадрат, изображенный внутри пунктира.
- Квадрат заклейте писчей бумагой, а затем смажьте маслом. Получится экран.
- Сделав ножом надрезы по пунктирным линиям, согните стенки и склейте их. Получится вторая коробка, которая должна достаточно свободно входить в первую коробку.
- В центре кружка проткните черную бумагу сначала нетолстой иглой. Камера-обскура готова.
- Направьте камеру-обскуру на какие-либо ярко освещенные предметы и получите изображение предметов на экране, вдвигая или выдвигая экран.
- Увеличьте размер круглого отверстия в черной бумаге и наблюдайте, как изменяется изображение предметов.
- Проследите, как изменяется отчетливость изображения с изменением расстояния до предметов.
- Получите изображения движущихся предметов, например, на улице. Получаются ли изображения цветными?
- Замените промасленную бумагу обыкновенной чистой и зарисуйте на ней контур изображения любого предмета.
- Попытайтесь превратить камеру-обскуру в фотоаппарат.