◎ 미리생각해보기

추억의 저장창고 카메라! 카메라의 유래에 대해 이야기 해보세요.

⇒ 카메라는 10세기경 천막생활을 하던 아랍인들이 천막에 뚫린 구멍 사이로 들어온 빛이 맞은편 벽에 거꾸로 비치는 것을 보고 어두운 방, 즉 암실을 만들어 일식을 관찰한 것에서 비롯되었습니다. 11세기 무렵 이슬람에서 활약했던 ‘이븐 알 하이삼’이라는 과학자가 쓴 책에는 "캄캄하게 닫힌 방의 창문에 조그마한 구멍을 뚫고 그 틈으로 태양광선을 받아들이면 빛은 방의 반대편 벽에 부딪쳐 그곳에 태양의 모습이 비칩니다.

따라서, 눈부신 태양을 직접 쳐다보지 않고도 벽에 비친 태양을 보고 있으면 일식의 모습을 자세히 관찰할 수 있을 것"이라고 밝혔습니다.

이처럼 어두운 방의 벽에 영상을 비춘다면 태양뿐 아니라 다른 풍경도 관찰할 수 있습니다. 이는 곧 오늘날의 카메라, 특히 바늘구멍 사진기와 똑같은 원리입니다. 그의 일식 관찰 방식은 라틴어로 어두운 방을 뜻하는 '카메라 옵스큐라' 로 불리게 됐고, 카메라라는 단어 자체도 여기에서 유래되었습니다.

◎ 실험 전 주의사항!

1. 실험에 포함된 작은 부품이나 시약 등은 삼키지 않도록 주의합니다.

2. 실험에 포함된 준비물은 실험 외 다른 용도로 절대 사용하지 않도록 합니다.

3. 실험용 도구와 시약으로 절대 장난치지 않도록 합니다.

4. 날카로운 도구를 사용할 때는 다치지 않도록 주의합니다.

5. 실험 후에는 주변 지역을 정리하고 손을 깨끗이 씻습니다.

◎ 실험 전 반드시 확인하기!

이번 실험에 필요한 재료들을 확인해주세요.

실험 전 실험보고서를 꼭 읽어주세요.

1. 인화지를 7*15(cm)로 자른 후, [본체도안]을떼어내, 뒷면에 인화지를 다음과 같이 부착합니다.	2. [본체도안]의 빗금친 부분에 양면테이프를 부착하여 조립합니다. (주의! [본체]의 밑 부분은 가장 안쪽 ⓐ가 오도록 하여 ⓐ⇒ⓑ⇒ⓒ순서대로 부착합니다.)

◎ 실험방법

3. [렌즈케이스도안]을 조립하고, 렌즈 구멍에 양면테이프를 이용하여 렌즈를 부착합니다. (주의! 렌즈를 [렌즈케이스]의 바깥쪽에서 부착하세요.)	4. [초점조절기 上 , 下]를 접은 후, [렌즈케이스]와 결합합니다. (주의! [초점조절기]와 [렌즈케이스]를 같은 숫자가 마주보도록 하여 부착합니다]

SZ-F-R-005(Rev.3)                                                                                                      호기심의 시작 사이언스존                                                                                                     A4(210mm ×297mm)

5. [초점케이스]를 접은 후, ④번에서 만든 [초점조절기]를 벌어진 틈에 끼워 조립합니다..	6. [초점조절기 A와 B]를 부착하여 그림과 같이 만듭니다.

7. [초점케이스]와 본체를 결합하여 옵스큐라를 만듭니다.	8. [초점조절기]로 초점을 조절하여 카메라 내부에 비친 상을 관찰합니다.

◎ 실험결과 및 생각해보기

1. 카메라내부에 비친 상을 관찰해보세요. 어떻게 보이나요?

⇒ 물체나 풍경이 거꾸로 보입니다.

2. 어떤 원리로 상이 인화지에 맺히게 될까요?

⇒ 카메라에 장착된 볼록렌즈가 [물체에서 반사된 빛들을 서로 겹치지 않도록 인화지에 모아주는 역할]을 하기 때문에 상이 맺히게 됩니다.

◎ 원리이해

1. 카메라옵스큐라(cameraobscura)

⇒ 라틴어로 어두운 방(dark room)을 뜻하는 말입니다. 발명 초기에는 그림을 그리기 위해 쓰였던 도구로, 한쪽 벽에 작은 구멍이 있고 반대편 안쪽으로는 보고자 하는 대상의 상이 거꾸로 비치게 되어 있었습니다. BC 3세기경 아리스토텔레스(Aristoteles)의 ‘핀홀 상의 방법론’에 이미 그 원리가 기록돼 있습니다. 아리스토텔레스는 어두운 방 벽면에 뚫린 구멍을 통해 들어온 빛을 이용하여 반대편의 벽면에 바깥 풍경이 역상으로 비치는 현상을 기록했습니다. 르네상스 시대의 화가 ‘레오나르도 다 빈치(Leonardo da Vinci)’는 카메라옵스큐라의 원리를 이용하여 좀 더 구체적인 원근법을 발표하였습니다.

16세기에 와서 이탈리아 과학자 ‘지오바니 바티스타 델라 포르타(Giovanni Battista della Porta)’에 의해 사람들에게 알려지기 시작했습니다. 당시 화가들의 관심은 사실적인 묘사와 깊이감을 느끼는 원근법에 있었습니다.

카메라옵스큐라는 영사기와 카메라 발명의 기초가 됐으며 이 원리를 이용해 프랑스의 ‘조셉 니세포르 니엡스(Joseph Nicephore Niepce)’와 ‘루이 다게르(Louis Daguerre)’가 사진을 발명하기도 했습니다.

2. 카메라의 기본원리

⇒ 카메라는 렌즈에 의해 만들어진 상을 촬영하는 기기입니다. 물체에서 나온 빛이 렌즈를 거쳐 상이 형성되는 곳에서 빛의 색과 세기를 측정하여 기록하게 되어있습니다. 사람의 눈도 카메라와 매우 유사하게 물체를 인식합니다.

카메라의 기본원리를 간단한 예를 들어 설명하자면 다음과 같습니다.

벽 가까이에 꽃병이 있다고 생각합니다. 벽 가까이에 놓여 있는 꽃병에 빛을 비춥니다. 이때, 꽃병의 위, 아래, 옆 등 모든 부분에서 반사된 빛이 모두 벽을 비추기 때문에 한 점에서 나온 빛들은 한 곳으로 모이지 못합니다. 이렇게 너무 많은 빛이 서로 겹쳐져 있기 때문에 벽에 꽃병의 모습을 볼 수 없습니다. [그림 1]

만약 꽃병과 벽 사이를 작은 구멍이 있는 판지로 가린다면, 꽃병의 서로 다른 부분에서 나온 빛이 겹쳐지지 않으므로 벽에는 꽃병의 상이 생길 것입니다. 그러나 작은 구멍을 통과하는 빛은 매우 적기 때문에 그 상은 매우 희미합니다. 이것을 보려면 다른 광원으로부터 벽을 가려야합니다. [그림 2]

초기의 사진기는 렌즈를 사용하지 않고 바늘구멍을 통해서만 빛을 받아들이도록 했습니다. 바늘구멍으로 통과되는 빛의 양은 매우 적기 때문에 사진을 찍기 위해서는 오랫동안 노출을 시켜야 했습니다. 구멍이 크면 빛을 더 많이 받아들이더라도 많은 빛이 서로 겹치기 때문에 상이 선명하지 않게 됩니다. 따라서 사진기에 렌즈가 쓰이게 되었습니다.

볼록렌즈는 [그림 3]에서 보는 것처럼 빛을 서로 겹치지 않게 하면서 스크린에 모아주는 역할을 합니다. 바늘구멍 사진기는 노출 시간이 길어 정지한 물체에만 사용했지만, 렌즈가 달린 사진기는 노출 시간이 짧아 움직이는 물체도 촬영할 수 있게 되었습니다. 렌즈가 달린 사진기로 찍은 사진을 ‘스냅 사진’이라고 합니다.

학습목표

최초의 카메라인 [옵스큐라]를 제작해봄으로써, 카메라의 기본원리에 대해 알아봅니다.

실험날짜          년      월      일

학년   반    이름 :

추억의 저장창고 카메라! 카메라의 유래에 대해 이야기 해보세요.

◎ 미리생각해보기

도안1 1장, 볼록렌즈 1개, 인화지, 양면테이프

(직접 준비하세요 : 가위)

◎ 실험준비물

1. 카메라내부에 비친 상을 관찰해 보세요. 어떻게 보이나요?

2. 어떤 원리로 상이 인화지에 맺히게 될까요?

◎ 실험결과 및 생각해보기

◎ 새롭게 알게 된 사실

◎ 느낀점