如何制作针孔相机观看日食

这款 DIY 投影仪可能是你制作过的最简单的装置。
A cardboard pinhole camera to watch an eclipse
听着,我们知道这看起来不是最精美的装置,但当你想要观看太阳时,它能很好地保护你的眼睛。Sandra Gutierrez

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众所周知,直视太阳……不是个好主意。就像太阳会灼伤你的皮肤一样,我们的恒星也会用紫外线照射你的眼睛,灼伤你的视网膜。

这真是太扫兴了,尤其是因为观看太阳食(当月球遮挡住太阳时)是一种非常酷的体验。幸运的是,有几种方法可以在不冒视力风险的情况下观看日食,其中一种方法就是用一个盒子、一张铝箔和大量的胶带制作一个针孔相机。这是一个简单且用途广泛的项目,完成后你还可以把它变成一个永久性的暗箱

规格

  • 时间:10分钟
  • 价格 $1
  • 难度:容易 

材质

工具

如何制作针孔相机

1. 遮光处理你的盒子。留出一面不封口,用管道胶带或电工胶带封好盒子,防止任何光线偷偷溜进去。特别注意角落和两块纸板相遇的地方。针孔只会让少量光线进入盒子,所以太阳的投影会比较暗。这意味着你的相机越暗,就越容易看到图像。

正如我们所说,这个项目用途广泛。你可以使用各种尺寸的盒子来制作针孔相机,但谷类食品盒和鞋盒的效果特别好。我们使用了邻居最近网购装箱的15 x 7.5 x 5.5英寸的盒子。

Light-proofed box for pinhole camera.
用管道胶带覆盖开口和角落是遮光处理盒子的最简单方法。但电工胶带也可以。Sandra Gutierrez

同样,管道胶带和电工胶带是遮光处理盒子的最佳选择,但你可以使用任何能阻挡光的胶带——深色的和纸胶带或遮蔽胶带也能起到作用。只是要注意,你可能需要多贴几层才能达到盒子内部完全黑暗的效果。

  • 小贴士:将盒子对着光源检查,从里面看。如果你仍然看到有光线透进来,再贴一层胶带。
Arrows pointing to the openings of a box where the light filters in.
将盒子放在窗户或灯光下,看看光线从哪里透进来。角落通常是需要覆盖的麻烦地方。Sandra Gutierrez

2. 确定针孔的位置,并用白纸覆盖相对一面的内侧。测量盒子最小的一面,剪一张同样大小的白纸,然后用胶带或胶水粘贴在相应的内侧。不需要完美——只要覆盖了大部分区域就可以了。只需确保纸张没有褶皱或折叠,因为它们可能会扭曲太阳的图像。

White sheet of paper glued to the inside of a box.
如果你不想麻烦使用胶水,也可以直接用胶带粘贴作为屏幕的白纸。要小心操作,避免出现褶皱和折痕。Sandra Gutierrez

3. 测量针孔和观察孔的开口。在用白纸覆盖的对面,用尺子和铅笔测量两个开口。针孔开口位于左上角(距离边缘约半英寸),大小为2 x 2英寸(我们稍后会将其缩小)。

Ruler measuring a square on a cardboard box.
测量不必完全精确。只要铝箔能覆盖整个开口,你就没问题。Sandra Gutierrez

观察孔位于盒子右上角,距离盒子顶边半英寸,距离右边1英寸。这个开口会小一些——只有1英寸见方。

4. 切割开口。用美工刀或剪刀将你画好的开口切掉。

  • 小贴士:如果开口太大了,别担心——你可以用胶带调整它们的大小。

5. 关上并封好盒子。利用你新切割的开口,确保没有其他地方会漏光。特别注意开口上方和下方的盒子角落。用胶带覆盖纸板接缝处。

6. 用铝箔覆盖较大的开口。剪一块光滑的2.5 x 2.5英寸的铝箔。将哑光面朝向你,小心地用金属片覆盖较大的开口,然后用胶带固定。确保固定紧密,这样就没有光线会进入盒子了。

Aluminum foil covering the corner of a cardboard box.
使用光滑的铝箔可以防止阳光被重定向。Sandra Gutierrez
  • 小贴士:要抚平折痕,可以用指甲轻轻地以小圆周运动的方式在铝箔顶部摩擦。

7. 用图钉在铝箔上戳个洞。找到铝箔下方2 x 2英寸方形区域的大致中心,轻轻地将图钉推入,然后拔出——你想要一个干净、圆形的孔。如果没有图钉,可以使用牙签尖或绣花针。只要确保你使用的东西有尖端(这样会更整洁),并且大约宽0.2毫米。

Fingers holding a needle in front of a pinhole camera.
我们用绣花针戳了针孔。如果你发现用的工具太粗,可以更换铝箔重新开始。Sandra Gutierrez
  • 注意:针孔的宽度将决定进入盒子的光线量。光线太多会导致图像模糊。如果出现这种情况,别担心——只需更换铝箔,尝试制作一个更小的针孔。

8. 测试你的针孔相机。背对太阳站立,通过观察孔看向盒子。用手尽量挡住光线,四处移动,直到找到阳光从针孔进入的角度。当这种情况发生时,你应该会在贴在盒子里的白纸上看到太阳形状的一个小投影。

[相关:日全食并不罕见——你可能已经错过了一大堆]

请记住,天气对于你针孔相机内部图像的质量以及能否看到日食至关重要。

针孔相机的工作原理

图像就是光。我们看到的一切,都是因为有光线从物体上反射出来,直接穿过我们的瞳孔进入我们的眼睛。所有相机,包括你刚刚制作的这个简陋的针孔相机,都是基于这个基本原理工作的。它们过滤光线的能力越强,产生的图像就会越清晰。

当然,太阳是终极的光源。在晴朗的日子里,来自恒星的光线会传播到地球,并从它们到达的每一个表面反射回来。这会产生很多来自各个方向的光线,所以如果我们想看到太阳光线的一小部分,我们就必须聚焦这些光线并过滤掉其余的。这就是为什么你的相机上的针孔如此之小,或者用更专业的话说,为什么它的光圈如此之窄——它只让少量光线进入盒子,刚好足够你在将针孔直接对准太阳时,只能看到一个昏暗的太阳投影。

The image of an LED lamp with a filter besides the image inside a pinhole camera.
我在阴天制作了我的针孔相机,所以我用我的 LED 灯进行了测试,并添加了一个用铝箔制作的、很不专业的滤光片来测试图像的清晰度。Sandra Gutierrez

图像的昏暗并非理想,但这是我们为了清晰度做出的权衡——光线太多会导致画面模糊、失焦。在日食期间,这一点很重要,因为过滤光线可以让你看到太阳从圆形变成新月形或环形,因为月球移动并逐渐遮挡了阳光。

日食结束后,用一根串肉签(skewer)拓宽你的相机针孔。当你向内看时,你不仅能看到太阳,还能看到周围环境一个稍微明亮且倒置的图像。更大的针孔可以将你的盒子变成一个暗箱,允许更多光线进入,并投影出周围物体的图像。

这个故事最初发布于2023年,并于2024年更新。

 

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