Als je camera obscura googelt, zijn de meeste verwijzingen naar het bekende boek van Nicolaas Beets. Deze blog gaat niet over dat boek. Deze blog gaat over een camera obscura, een apparaat waarop een fototoestel is gebaseerd.
Wat is een camera obscura? Het betekent letterlijk ‘donkere kamer’. Het is een afgesloten ruimte, voorzien van een klein gat, waardoor licht naar binnen kan vallen. Het binnenvallende licht wordt omgekeerd op de tegenoverliggende wand geprojecteerd. Essentieel daarbij is dat het gaatje heel klein is.
Een plaatje ter verduidelijking.
Het licht van een kaars valt door het kleine gat de donkere ruimte binnen en wordt omgekeerd weergegeven op de achterkant van die ruimte.
Deze omkering van een beeld was in China ver voor onze jaartelling bekend. De Chinese filosoof Mozi (470-390 BC) schrijft “het omgekeerde beeld, gevormd doorlichtstralen, die door een klein gat een donkere kamer binnenvallen”.
De 11e eeuwse Egyptische geleerde Alhazen was de eerste die een camera obscura in detail heeft beschreven. Zijn boek Optica, dat ook de werking van het oog beschrijft, wordt beschouwd als de basis van de moderne optica. Aan het einde van de 13de eeuw was Alhazens werk vertaald van het Arabisch in het Latijn, en konden geleerden in Europa kennis nemen van zijn inzichten. Zeer waarschijnlijk was ook Leonardo bekend met dit boek.
In de Codex Atlanticus- de bundel documenten die Leonardo naliet aan een van zijn leerlingen- zijn de resultaten van meer dan 250 proeven beschreven die hij uitvoerde met de camera obscura. Hij toonde aan dat de lichtstralen die door dat kleine gat de donkere kamer binnenvallen, niet met elkaar interfereren. M.a.w. de lichtstraal blijft volledig intact. Een rode kleur blijft rood, groen blijft groen, enz. Een lichtstraal, afkomstig van een bewegend voorwerp, blijft ook in de camera obscura bewegen.
Hij ontdekte ook een manier om dat beeld van de camera obscura vast te leggen. In Leonardo’s woorden:
“Als de voorgevel van een gebouw, of een stad of een landschap verlicht wordt door de zon en een klein gaatje wordt geboord in de muur van een kamer in een gebouw er tegenover, dat niet door de zon wordt beschenen, dan zullen alle voorwerpen, die in het licht van de zon staan, hun afbeelding doorsturen naar dit kleine gaatje en deze zullen dan op zijn kop verschijnen op de muur tegenover het gaatje. Je kunt deze afbeelding vastleggen op een stuk wit papier, dat je verticaal in de kamer moet plaatsen, niet ver van dat kleine gaatje en je zult dan alle bovengenoemde afbeeldingen op dit stuk papier in hun natuurlijke vormen en kleur gewaarworden, maar ze zullen kleiner er uit zien en omgekeerd vanwege het passeren van de lichtstralen door de kleine opening. Als deze afbeeldingen van een plek komen die verlicht is door de zon, zullen die op het papier verschijnen in hun oorspronkelijke kleur. Het papier moet heel dun zijn en van de achterkant bekeken worden.”
Niet alleen probeert hij de werking van de camera obscura te begrijpen, ook wil hij weten hoe het menselijk oog werkt. En dat oog onderzoekt hij op de manier van onderzoeken die hij zichzelf heeft opgelegd.
Wederom Leonardo aan het woord in zijn beroemd geworden manifest van wetenschappelijke onderzoekmethode:
“Maar eerst zal ik enige experimenten doen, voordat ik verder ga, omdat het mijn bedoeling is om eerst te raadplegen wat ik met die experimenten heb ervaren, en dan pas te beredeneren waarom, wat ik heb ervaren, op zo’n manier moet werken. En dit is de eerste ware regel waarmee degenen die de gevolgen van de natuur analyseren, te werk moeten gaan.” (Codex Atlanticus 445).
Gedreven door zijn hartstochtelijke nieuwsgierigheid naar het functioneren van mens en natuur, gaat hij het menselijk oog onderzoeken. Hij snijdt het menselijk oog open en legt de oogbol bloot en de zenuwenbaan die vandaar naar de hersenen leidt. Hij ontdekt de pupil, de ooglens en het netvlies, dat de oogbal omsluit. Hij ziet dat de pupil zich verwijdt of vernauwt als er meer of minder licht op valt en trekt daaruit de conclusie dat de lens en de om de lens liggende pupil de enige plek is waar lichtstralen het oog kunnen binnenkomen.
Leonardo’s tekening van de werking van het menselijk oog. Van boven naar beneden: de pupil, de ooglens, de oogbol met netvlies, de oogzenuw.
Dan krijgt hij een geniale inval. Als al die lichtstralen alleen maar via de pupil het oog kunnen binnenkomen, dan is het oog te vergelijken met een camera obscura. Dan wordt, net als in camera obscura, het beeld in de oogpupil omgedraaid.
Zou hij die beelden die het oog opvangt, maar kunnen vastleggen, verzuchtte Leonardo.
Pas drie eeuwen later wordt zijn idee werkelijkheid. De Fransman Louis Daguerre (1787-1851) slaagt er in zo’n afbeelding op een lichtgevoelige plaat vast te leggen.