Naturaleza de la luz
Cámara oscura

El hecho de que la luz se desplace siempre en línea recta a través de un medio relativamente transparente y homogéneo como el aire, determina uno de los fenómenos ópticos más impresionantes de la naturaleza: La formación de imágenes.

Cada vez que la luz atraviesa un pequeño orificio practicado en una superficie opaca la luz tiende a formar una imagen invertida al otro lado de la abertura. La imagen sólo la podemos visualizar si se recoge en un plano de proyección situado a la distancia adecuada de la abertura y si la luminosidad de la imagen formada es mayor que la luz ambiente que refleja la pantalla.

Estas condiciones las reúne una cámara oscura que, en su forma más simple, consiste en un habitáculo hermético a la luz excepto por el pequeño agujero practicado enfrente de la pared que hace las veces de plano de proyección.

Desde tiempos remotos el hombre ha sido testigo de este fenómeno y la primera experiencia, como el descubrimiento del fuego, quizá haya sido casual. En las cuevas donde el hombre ha habitado desde sus primeros días no es extraño que por los avatares geológicos hayan quedado pequeñas aberturas en los techos o paredes proyectando misteriosas y fantasmales siluetas de un mundo exterior lleno de luz y color. En este caso la propia cueva es la cámara oscura.

No siempre somos conscientes de que la capacidad de la luz de formar imágenes la podemos apreciar sin necesidad de recurrir a un instrumento.

La imagen del sol
En un parque un día soleado cualquiera, por ejemplo, podemos observar miles de manchas luminosas en forma de discos que salpican las áreas sombreadas sobre la tierra, paredes o arbustos: es la imagen luminosa y circular del sol la que “dibuja” estas siluetas. La tupida masa de hojas y ramas forma una fina malla de obstáculos que la luz consigue atravesar solo a través de los pequeños intersticios que coinciden en su trayectoria rectilínea. Así, cada uno de esos espacios vacíos interactúan con la luz y se comportan como lo haría el pequeño orificio de una cámara oscura... multiplicando la imagen del Sol por todas partes. La penumbra bajo los árboles proporciona la oscuridad necesaria para que la tierra haga las veces de pantalla.

A una escala más pequeña, también es posible comprobar este fenómeno. Se puede realizar un simple experimento con solo agujerear una tarjeta de visita con un alfiler. En este caso es mejor emplear como fuente de luz una lámpara de escritorio que utilice una bombilla normal de vidrio transparente. Al situar la tarjera agujereada bajo la lámpara a unos pocos centímetros de la superficie del escritorio, comprobaremos que en el centro de la sombra rectangular proyectada por la tarjeta no hay un punto luminoso correspondiente a la forma circular del orificio, sino la serpenteante forma luminosa del filamento incandescente de la bombilla.

La cámara oscura y la luminosidad de la imagen
En los dos ejemplos anteriores, para que la imagen sea perceptible por el ojo sólo hace falta un agujero. No es necesaria una cámara oscura. Esto tiene una explicación: tanto en el caso del disco solar como en el caso del filamento de tungsteno incandescente, el objeto que proyecta su imagen es la propia fuente de luz: suficientemente brillante como para destacar por sí misma. Distinto es el caso de las imágenes más frecuentes, el paisaje y los objetos comunes que nos rodean y sustancias como el aire o el agua que reflejan o transmiten la energía que reciben de una o varias fuentes de luz, pero que no la generan.

De hecho, la fracción de luz que llega a nuestros ojos es la pequeña energía residual resultante después de la absorción y dispersión de esa energía en su interacción con la materia. La superficie más reflectante, el blanco más blanco posible, iluminado por el sol del verano a mediodía, aunque nos puede obligar a entornar los ojos, no nos deja ciegos; sin embargo, el simple filamento de una bombilla, ya no digamos el sol, nos puede quemar la retina en pocos segundos. Un caso aparte son los espejos y las superficies metálicas, ya que existen materiales que reflejan un porcentaje mucho mayor de luz visible. [ver reflexión regular]

Cámara oscura de Gemma Frisius [1545]
Grabado publicado en De radio astronomico et geometrico liber analizando el
eclipse solar de 1544

El problema de la imagen invertida
La imagen producida por una cámara oscura es siempre invertida en sentido vertical [arriba-abajo] y en sentido horizontal [derecha-izquierda]. Mucho antes de la introducción de las lentes, este problema se solucionaba proyectando la imagen sobre una pantalla translúcida [como papel engrasado o un cristal esmerilado] que permitía visualizar la imagen desde el revés de la pantalla. Esto solucionaba la inversión derecha-izquierda de la imagen, aunque seguía permaneciendo invertida en sentido vertical. La pantalla traslúcida sobre todo permitía copiar la imagen sin la molesta sombra del propio usuario que debía interponerse inevitablemente entre la imagen y el plano de proyección.

La introducción adicional de un espejo en un ángulo de 45º respecto al eje central del haz de luz permitió observar la imagen proyectada en un plano horizontal. De esta forma sencilla ya no representaba un problema la inversión vertical de la escena porque el espectador podía desplazarse y observarla desde cualquier punto. Este sistema además permitió visualizar la imagen desde fuera del cuerpo de la cámara oscura.

Las primeras cámaras oscuras documentadas
Aunque Alhazen ya describió sobre la cámara oscura en su Libro de Óptica escrito en el Cairo en el siglo XI, una de las ilustraciones más antiguas que se conserva de una cámara oscura es la publicada en 1545 por el físico y matemático holandés Reiner Gemma Frisius en su obra De radio astronomico et geometrico liber. Otras tantas publicaciones científicas y otras menos científicas se prodigaron tras el eclipse del año 1544. Este fenómeno, apuntado en las todas las efemérides o tablas astronómicas, hicieron que investigadores, caprichosos adinerados, príncipes o simples aficionados viajasen largas distancias a los lugares más adecuados para presenciar el eclipse. Allí se reunían y se preparaban expectantes a que se produjese el fenómeno apertrechados con todo tipo de artilugios y aparatos ópticos para su mejor observación.

Cámara oscura descrita en Ars Magna Lvcis Et Vmbrae [1646]
Athanasii Kircher [c.1601- 1680]
La imagen se proyecta sobre una superfcie traslúcida que permite al observador situarse al centro de la imagen para copiarla o analizarla sin estorbarse con su propia sombra,

[izquierda]
Principios de la cámara oscura. Manuscrito de Giulio Parigi, págs. 480-540 [1592 -1608]
Giulio Parigi [1571-1635] fue un arquitecto y diseñador italiano. Pertenecía una destacada familia de arquitectos y diseñadores que trabajaban para la corte del Gran Ducado de los Medici. Su padre, Alfonso Parigi, el Viejo, había trabajado en Florencia para el Gran Duque de Toscana.
[Fuente: The origin of the practical use of the risks matrix analysis in managing the systems in Europe. Por Alexander A. Shemetev]

Cada día aparecen nuevos padres de la cámara oscura y aún se la considera erróneamente un logro más del renacimiento europeo. Hoy, este dispositivo ha sido retomado por algunos fotógrafos contemporáneos para realizar “innovadoras” tomas fotográficas, pero sobre todo ha sido popularizada por el supuesto uso que hicieron de ella pintores como Johann Vermeer [1632-1675] y otros artistas del siglo XVII holandés.

En 1685, el alemán Johann Zahn [1631-1707] publicó su obra Oculus artificialis teledióptricus, un trabajo en el que reúne todos los tipos de cámaras oscuras existentes en ese tiempo y explica el funcionamiento del modelo básico que se mantendrá sin cambios hasta la invención de la fotografía el siglo XIX. Este modelo consistía en un espejo inclinado que refleja la imagen y la proyecta en 45º sobre un papel colocado en el cristal de la parte superior del aparato. La lente está situada en el extremo de un cilindro que se desliza dentro de otro con el fin de enfocar a diferentes distancias.

Sin embargo, no existe absolutamente ninguna prueba documental del hecho –dado por cierto- que los pintores del siglo XVI y XVII hayan utilizado algún tipo de cámara oscura en sus creaciones. Sólo a partir del siglo XVIII, perfeccionada con lentes y otros artilugios accesorios fue ampliamente utilizada por los pintores, especialmente los paisajistas. Su estudio y manejo llegó incluso a ser una asignatura fundamental en la academias de Bellas Artes.

Por eso se suele decir que la cámara oscura es la precursora de la cámara fotográfica. En este sentido, el hecho más destacable en esa evolución fue la introducción de lentes en el orificio de entrada de luz. Partiendo con una lente única en la abertura, la óptica evolucionó hacia el objetivo, que es básicamente un conjunto de lentes dispuestas “en tren” alojadas en un cilindro. Las lentes se hicieron móviles para obtener diferentes enfoques y distancias focales.

La innovación de la técnica fotográfica no fue óptica sino básicamente química: la posibilidad de fijar la imagen en un soporte. Los aspectos ópticos estaban en gran medida ya solucionados. La instauración de la fotografía fue posible porque bastó colocar el material fotosensible en el plano de proyección de la imagen formada por una cámara oscura.

Mario Bettini [1582 .657]
Cámara Obscura en Apiaria universae philosophiae mathematicae [1642]
Bologne, typis J. B. Ferronii, 1642, p. 38

En este grabado, incluído en Apiaria universae philosophiae mathematicae de Mario Bettini, toda la sala se convierte en una cámara oscura, mientras que la ventana permanece completamente opaca. Practicando tres pequeños agujeros, la luz pasa a través de estas aberturas y crea la proyección de imágenes en movimiento en la pared. Cegada la ventana, es esta obturación la que permite el falso espectáculo "virtual".