Kafli 11 – Myrkraherbergið

Ár: 1021
Vísindamaður: Ibn al-Haytham (965-1040)
Vísindagrein: Ljósfræði
Staður: Kaíró, Egyptalandi.
Uppfinning: Bók um ljósfræði

Í kaflanum hitta unglingarnir vísindamanninn Al-Haytham sem hefur verið kallaður faðir nútíma ljósfræði. Uppgötvanir hans um ljós, sjón og speglanir höfðu áhrif víða, til að mynda við gerð sjónauka sem stórbætti siglingar, við augnlækningar og þær lögðu grunninn að rannsóknum og tilraunum í ljósfræði, sem er undirgrein eðlisfræði. Tilraunir hans með að einangra og spegla ljóstýrur í myrkvuðu herbergi eða myrkvuðum kassa (camera obscura) voru í raun frum-ljósmyndun.

Al-Haytham

Ibn Al-Haytham, einnig þekktur sem Alhazen á latnesku, var þekktur fjölfræðingur sem fæddist í Írak en bjó og starfaði lengst af í borginni Kaíró í Norður-Afríku, en borgin var þá höfuðborg kalífaríkis sem kallaðist Fatimid. Al-Haytham var einn af merkustu eðlisfræðingum sögunnar, hann gerði margar uppgötvanir og frægastur er hann fyrir að hafa skrifað Bókina um ljósfræði, sjö binda verk þar sem hann færir rök fyrir kenningum um ljós, liti, sjónskynjun og margt fleira. Sagan segir að Al-Haytham hafi skrifað verkið þegar hann var tíu ár í stofufangelsi, sem kalífinn sturlaði Al-Hakim hafði varpað honum í. Örmjór ljósgeisli skein inn um örlítið gat í dimmu herberginu og varpaði agnarsmárri mynd af því sem var fyrir utan. Þá átti Al-Haytham að hafa áttað sig betur á eðli ljósgeisla og gerði í kjölfarið ýmsar tilraunir með linsum og speglum. Meðal annars sýndi hann fram á að ljós ferðast í beinni línu og að það sem við sjáum er endurkast ljóss af fyrirbærum.

Al-Haytham hefur verið kallaður faðir nútíma ljósfræði. Einnig var hann frumkvöðull í vísindalegum aðferðum, hann notaði tilraunir til að sannreyna kenningar sínar og sagði að vísindamenn ættu ætíð að gera tilraunir til að sannreyna það sem þeir lesa en ekki trúa því í blindni.

Al-Haytham var fyrstur til að lýsa því hvernig augun í okkur vinna með heilanum til að búa til þær myndir sem við sjáum. Áður höfðu vísindamenn talið að augun ein mynduðu sjón og margar mismunandi kenningar voru uppi um hvernig sjón virkaði, sumir sögðu að geislar kæmu úr augunum meðan aðrir töldu eitthvað fara inn í augun. Al-Haytham komst hins vegar að því að ljós er undirstaða sjónar og að við getum aðeins séð þegar ljósgeisli eða endurspeglun fer í augað.

Aga Khan háskólinn í Pakistan nefnir yfirmann augnlækningadeildarinnar „The Ibn-e-Haitham Associate Professor and Chief of Ophthalmology“ til heiðurs Al-Haytham.

Mynd af Al-Haytham er á 10 þúsund dina írökskum peningaseðli.

Gígur á tunglinu og smástirni hafa verið nefnd eftir honum undir nafninu Alhazen.

Kveikjur

1001 Inventions and the World of Ibn Al Haytham – Trailer (1:31)
Stikla úr teiknimyndinni 1001 Inventions and the World of Ibn Al Haytham sem fjallar um Al-Haytham.

Einnig er hægt að kaupa alla myndina í gegnum iTunes.

Camera obscura – Myrkvaði kassinn

Al-Haytham notaði myrkvaðan kassa, sem kallaður var albeit almuzlim á arabísku eða camera obscura á latínu, til að útskýra eðli ljóss. Camera obscura er sjónrænt fyrirbæri sem virkar þannig að þegar ljós berst gegnum afar lítið gat inn í myrkt rými varpast mynd af því sem er fyrir utan á vegg, á hvolfi þó, en það gerist vegna þess að ljósið ferðast í beinni línu (sjá skýringarmynd hér að neðan). Fyrirbærið camera obscura er grunnurinn að ljósmyndun.

Camera obscura-kassi eða -herbergi með linsu í gatinu hafa verið notuð síðan á 16. öld og voru vinsæl tæki til að teikna og mála. Camera obscura var svo þróað yfir í ljósmyndavélar um miðja 19. öld, þegar myrkvaðir kassar voru notaðir til að láta ljósið varpast á ljósnæmt efni.

Ítarefni

1001 Inventions and the World of Ibn Al-Haytham – Vefsíða
Vefsíða tileinkuð Al-Haytham. Þar má meðal annars finna skjal með áhugaverðum verkefnum og tilraunum tengdum ljósi.

Teiknimyndin 1001 Inventions and the World of Ibn Al Haytham með Omar Sharif
Upplýsingar um myndina á IMDB. 
Hægt að kaupa myndina gegnum iTunes.

Bókin Ibn al-Haytham: The Man Who Discovered How We See frá National Geographic Kids
Upplýsingar um bókina á Amazon.

Camera Obscura. The Old Master’s Drawing Tool! (1:37)
Myndband sem sýnir Camera Obscura notað við teikningar.

Hvar er myndin?
Myndband og tilraun sem sýnir og útskýrir hvernig stendur á því að við sjáum bara ef ljósið fer í augun á okkur.

Umræðuefni – Hugleiðingar

• Í dag vitum við að það eru augun og heilinn sem vinna saman við að skapa sjónina okkar. Við vitum að ofsjónir eiga sér stað vegna einhvers konar áhrifa á heilann. En hvernig ætli ofsjónir hafi verið skýrðar áður fyrr?
• Hvernig virka skjávarpar? Munið þið eftir myndvörpum sem voru einu sinni notaðir í skólastofum? Hvernig er virknin í þeim? Ef slíkt tæki er til í skólanum væri upplagt að skoða það betur.
• Í sögunni er Al-Haytham lokaður inni á stofnun fyrir andlega veika. Heimildir herma að eftir að hafa lent í deilum við kalífann í Kaíró, hafi Al-Haytham gert sér upp geðveiki til að losna undan hörðum dómi og var þess í stað settur í stofufangelsi. Þó er ekki vitað nákvæmlega hvers eðlis stofufangelsið var. Vegna þess að Al-Haytham gerði sér upp geðveiki er skáldað í eyður í Stjörnuskífunni og hann látinn vera í prísund í hrörlegu húsi þar sem andlega veikir dúsa. Fyrr á öldum var ekki farið vel með þá sem voru andlega veikir. Hvað vitið þið um aðstæður og meðferð geðsjúkra áður fyrr?

Verkefni

Sjónhverfing
Skoða tengingu heilans við sjónina með því að horfa á þetta myndband um sjónhverfingar. Sýnt er hvernig heilinn blekkir okkur stundum varðandi það sem fyrir augu ber.

Vatnskúlu-stækkunargler
Búa til stækkunargler úr vatnsskál. Hér er lýsing á verkefninu hér.

Sjónpípa
Búa til eigin sjónpípu (e. periscope) sem er notað til að sjá fyrir horn. Hér er lýsing á verkefninu.

Sjónvarp á blaði
Varpa sjónvarpi yfir á blað með stækkunargleri. Hér er lýsing á verkefninu.

Myrkvaður kassi
Nemendur búa til myrkvaðan kassa (camera obscura) sem hægt er að nota til að horfa í gegnum eða jafnvel teikna eftir. Hér er dæmi um hvernig slíkt er gert.

Hér er að finna nánari upplýsingar um Camera Obscura.

Búa til gatvarpa myndavél
Gatvarpa (e. pinhole camera) er camera obscura án linsu og með mjög litlu gati. Hægt er að nota gatvarpa til að búa til alvöru heimatilbúna myndavél með því að setja ljósmyndapappír inn í kassann. Hér er góð lýsing á því hvernig maður býr til sína eigin gatvarpa myndavél.

Hér eru margar aðrar útgáfur af gatvarpa myndavél.