קמרה אובסקורה, או בעברית - לשכה אפלה, היא מכשיר אופטי בן אלפי שנים שמבצע הדמיה ורישום של הנוף על משטח רגיש לאור. אם ההגדרה הבסיסית נשמעת מוכרת, זה משום שמדובר על האב הקדמון של המצלמה המודרנית, כפי ששמו מרמז.

על מנת ליצור הדמיה של עצם (הדמיה/דימות - מלשון יצירת דמות) נדרשת עדשה שמסוגלת לבצע מניפולציה על קרני האור כך שבאופן אידאלי, כל נקודה בעצם הממשי מתורגמת לנקודה אחת ויחידה בדמות. העדשה עושה זאת באמצעות איסוף של כל קרני האור שיוצאות מנקודה מסוימת בעצם ופוגעות בה, ולאחר מכן ״כיפוף״ של כל הקרניים האלו לנקודה אחת על מסך הצילום, שהוא משטח רגיש לאור (למשל פילם או גלאי דיגיטלי). כיוון שהעדשה מבצעת את אותה פעולה על כל אחת מהנקודות שמרכיבות את העצם, מתקבלת על המשטח הרגיש דמותו של העצם באופן חד וברור.

הלשכה האפלה מאפשרת דימות גם ללא עדשה. עקרון הפעולה מדהים בפשטותו. נשתמש בדוגמה של ליקוי החמה מהשבועות האחרונים.
ניקח קופסה אטומה לאור מכל צדדיה (לכן היא נקראת לשכה *אפלה*) ובאחת הדפנות ננקב חור זעיר. את הדופן המחוררת נפנה כלפי השמש בזמן הליקוי, ואת הדופן המקבילה נחליף בנייר אפייה, אם נרצה תצפית בזמן אמת, תוך ניצול אופיו החצי-שקוף-חצי-אטום של נייר האפייה. כמובן שאם נרצה רישום קבוע של הדמות על מסך הצילום שלנו, נידרש להשתמש בחומר שמגיב לחשיפה לאור באופן של שינוי בהירות או צבע.

קרני האור שיוצאות מהשמש בדרכן ללשכה האפלה, אמנם לא עוברות דרך עדשה שממקדת אותן, אך כיוון שהנקב קטן מספיק והאור נע בקווים ישרים, מובטח לנו שנקודה בדמות - מְקוֹרָה בנקודה אחת ויחידה בעצם. 

הדמות שתתקבל על "מסך" נייר האפייה  שלנו תהיה דמות הפוכה לעצם - כלומר, אם נניח שאנו מצלמים אדם עומד, דמותו תופיע כשראשו למטה ורגליו למעלה. כדי להבין מדוע מתקבלת דמות הפוכה, נעקוב אחרי קרני האור. כאמור, הקרניים יוצאות מהעצם, עוברות דרך הנקב הזעיר ונכנסות לתוך הלשכה האפלה. כיוון שאנו מניחים שקרני אור נעות בקווים ישרים, קרניים שהגיעו מתחתית העצם יגיעו לחלקו העליון של המסך, ולהיפך (ראו איור). מעקב אחר מסלול הקרניים היא טכניקה שימושית מאוד באופטיקה עד היום, במערכות מסובכות מאוד, ונקראת "ניתוב קרניים" (ray-tracing).

אם נרצה לשפר את חדות הדמות נוכל להקטין את הנקב עוד ועוד, עד גבול מסוים, שכן אם נקטין יותר מדי נסבול תחילה באופן משמעותי מתופעת העקיפה שתעוות את הדמות, ואז מכך שבשלב כלשהו נסגור את הנקב לחלוטין.

באופן הזה נוכל לראות את דמות החמה בזמן הליקוי באופן חד וברור, מה שלא ניתן להשיג בשימוש במצלמה הרבה יותר מתוחכמת כמו מצלמת הטלפון (וכמובן לא בהסתכלות ישירה).

רוצות ורוצים לשמוע עוד? מושגים מסוימים מעולם האופטיקה לא היו ברורים לחלוטין בפוסט זה? הישארו עימנו לפוסטים הבאים בסדרת האופטיקה שתעלה בקרוב.

קריאה נוספת:

A Lesson on the Camera Obscura