Leonardo utilizzò la camera oscura per indagare diversi fenomeni naturali e per cercare di comprendere le leggi della natura.
In campo astronomico se ne servì per misurare il diametro apparente della luna e del sole e per osservare le eclissi senza danneggiare la vista.
Nei suoi studi di ottica approfondì il fenomeno dell’inversione e del capovolgimento delle immagini sullo schermo della camera oscura, verificando che luci di colore diverso, attraversando il foro, non interferiscono tra loro e accorgendosi che la forma e la nitidezza delle immagini sullo schermo dipendono dalla sua distanza dall’apertura.
Infine, usando la camera oscura come modello per studiare il meccanismo della visione, Leonardo analizzò il comportamento dei raggi di luce che attraversano la fenditura della camera oscura e di quelli che penetrano la pupilla, giungendo ad ipotizzare che, nella zona del cristallino, essi subissero una seconda inversione per trasmettere al nervo ottico l’immagine nella sua reale posizione e non capovolta.Oggi sappiamo che è il cervello, e non il cristallino, ad interpretare correttamente l'immagine che gli giunge capovolta
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