XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Эпоха развития человечества безумно велика. С развитием общества и технологий в нашу жизнь приходит такое понятие как фотография. Но как же она зародилась? Что привнесла в неё физика и наоборот? Какие перспективы открываются для нас? Все эти вопросы я хочу разобрать в этой работе.

Зарождение фотографии.

Можно считать, что первый шаг к фотографии был сделан ещё в античности. В этот период люди начали замечать, что солнечный луч, проходя через маленькое отверстие в тёмную комнату, запечатлевает на плоскости уменьшенную копию предметов в перевернутом виде. Хоть изображение и было достаточно тусклым, тем не менее, оно передавалось без каких-либо искажений. Именно после этих наблюдений зародилась мысль о так называемой камере обскура. Она представляла собой затемненный большой ящик, часть которого освещалась солнцем через небольшое отверстие в стене. Позже камера чуть усовершенствовалась: отверстие заменили линзой, а заднюю стенку на матовое стекло. В дальнейшем появилось и другое устройство, камера люсида. При помощи комбинаций призмы и линз на бумаге появлялось полупрозрачное изображение, которое художник обводил по контуру, а затем заполнял деталями с натуры. На данном этапе единственным способом сохранить изображение – обвести его по контуру, после чего дорисовывать картину.

Фотография стала возможна, благодаря открытию оптического и химического явлений. В 17 веке, Роберт Бойль описал потемнение хлорида серебра, но он был уверен, что происходит это на воздухе, а вот его современник Анжело Сала заметил, что нитрат серебра темнеет на свету. Англичанин Томас Веджвуд, экспериментируя с солями серебра, получает  силуэты предметов. Но предотвращать их полное почернение он не научился. Эту задачу решил Нисефор Ньепс в 1827 году. В качестве светочувствительного материала, он использовал битум, свойство которого твердеть под воздействием солнечных лучей было уже давно известно. Первая фотосъёмка заняла у него восемь часов. В качестве первого фотоаппарата, Ньепс использовал проекционный ящик, заменив матовое стекло на светочувствительный материал. Так была сделана первая фотография «Вид из окна в Ле Гра».

Позже Ньепс заключил нотариальный договор о дальнейшей совместной работе с создателем первой диорамы Луи Дагером, проводившим собственные опыты в области закрепления изображения. Успех был достигнут Дагером уже после смерти партнёра. В 1839 году он опубликовал способ получения изображения на медной пластине, покрытой серебром.  Свой способ получения фотографического изображения Дагер назвал «дагеротипия». Практически одновременно англичанин Уильям Генри Фокс изобрёл негативно-позитивную технологию получения фотографического изображения, которую назвал «калотипия». В качестве носителя изображения Тальбот использовал бумагу, пропитанную хлористым серебром. Завершающей инновацией стала возможность применения в качестве подложки целлулоида вместо стекла, благодаря изобретению Ганнибалом Гудвином желатинового противоскручивающего контрслоя в 1887 году.

В истории цветной фотографии все началось с так называемой тартановой ленты, придуманной Д. Максвеллом (он взял за основу метод цветоделения: используется три камеры, у каждой из которых стоит свой светофильтр: красный, синий, зеленый). Герман Фогель пошёл дальше, исследовав вопрос влияния на одну и ту же поверхность лучей разной длины. Он придумал специальные сенсибилизаторы, повышающие чувствительность серебряной поверхности. Особый упор он сделал на зеленый участок спектра. Его ученик Мите разработал и другие цветные участки. Он же придумал специальную камеру, позволяющую использовать три цвета и соответствующий ей проектор. Сергей Прокудин-Горский сократили время экспозиции и разработав красно-оранжевый участок спектра. Его же наработки помогли увеличить число тиража фотографий.

А вот первый патент на фотоаппарат, пригодный для моментальной фотографии, был получен в 1923 году Самуэлем Шлафроком. Устройство представляло собой громоздкую комбинацию съёмочной камеры и портативной фотолаборатории, лишь незначительно уменьшающую время получения готового негатива. Решением проблемы стали фотоматериалы сложной конструкции с интегрированными фотореактивами и возможностью немедленного получения позитива. Их разработка была начата фирмой Agfa в конце 1930-х годов, Одноступенный процесс получил широкое распространение в любительской фотографии задолго до появления цифровых технологий.

Вклад физики в фотоискусство.

Несмотря на то, что химия для открытия фотографии играла большую роль, не стоит забывать и про физику. Мы уже знаем, что при помощи оптических явлений у людей возникла идея о фотографии. Но это далеко не единственное, чем отличилась физика. Одним из главных принципов работы современных цифровых фотокамер – прибор с зарядовой связью (ПЗС). Уиллард Бойль и Джордж Смит выразили идею прибора с зарядовой связью для фиксации изображений: прибор способен получить заряд благодаря фотоэлектрическому эффекту, то есть при помощи электронов.

За работы над ПЗС Бойл и Смит были удостоены премии Дрейпера Национальной инженерной академии США. В октябре 2009 года каждому «досталось» по четверти Нобелевской премии по физике. Применение фотографии в науке привело к немалому прыжку в объективности получаемых результатов и ускорению исследований. В честь фотографического метода даже назван астероид (433) Фотографика.

Первый экспериментальный бесплёночный фотоаппарат, основанный на фотоэлектрическом преобразовании, создал в 1975 году инженер компании Eastman Kodak Стивен Сассун. Применявшаяся в нём ПЗС-матрица имела разрешение 0,01 мегапикселя, а запись данных происходила на компакт-кассету. В 1988 году Kodak создал первый цифровой зеркальный фотоаппарат.

Но, конечно, это не единственные заслуги физики. Она помогает и в построении самой фотографии. Например, можно сказать, что не бывает хорошего фотографа без понимания света. Для качественных фотографий нужно знать принципы работы с ним. На саму фотографию очень сильно влияет, какая будет у света окраска, направление и тип.

Сильно воздействует на фотографию и дифракция. Нужно подметить, что для повышения резкости часто закрывают диафрагму фотоаппарата, а значит, увеличивается и рассеивание света. Ведь преломление может достаточно ограничить дальность фотографии. Дифракционный предел – это и есть явление, когда при определённой диафрагме сглаживающий эффект дифракции превосходит любое улучшение резкости. Дифракция повлияла и на саму оптику: классическая основывается на законах отражения и преломления света. Оптические элементы, составляющие ее базу – призмы, линзы, зеркала – давно достигли пределов совершенства. Дальнейшее развитие оптики связывают с использованием явления дифракции света. Дифракция может стать ключом к фотографиям, где солнечные лучи запечатлены в виде звезды. Это может добавить некую «изюминку» кадру.

Значение фотографии в современном мире.

Сейчас фотографии несут огромную ценность для общества. Они помогают нам не только делиться своими впечатлениями и эмоциями. Они помогают нам в развитии наук, они способствуют более достоверному и быстрому развитию исследований. Фотографии рассказывают и напоминают о самом существенном для нас. Это возможность сохранения наследия человечества. Мы теряем очень много памятников культуры. С каждым днём их становится всё меньше в силу разных причин: от стихийных бедствий до войн. Фотографии могут помочь нам реконструировать утерянные памятники, монументы, артефакты и многое другое. Сохранить всю нашу историю в том виде, в котором она была раньше. На данный момент так же существует новое поколение вычислительного изображения – фемтофотография. С помощью неё можно показать мир в триллионе кадров в секунду. Это настолько детально, что при помощи этой технологии можно «заглядывать за угол», то есть видеть предметы, которые находятся, скажем, в другой комнате.

Заключение

Фотография перетерпела множество изменений. И нужно отметить, что существование такой фотографии, которую мы имеем сейчас, сложно представить без вклада физики. От камеры обскура мы перешли к зеркальным фотокамерам, а позднее и к беззеркальным. От чёрно-белых фотографий, которые невозможно было тиражировать, был совершён скачёк к цифровым цветным снимкам. Фотографии могут рассказать нам историю прошлых времён. А возможно ни будут способны совершить куда больший скачёк в науке благодаря фемтофотографии.

Список использованных источников и литературы

1 http://top100photo.ru/blog/azbuka-fotografii/istorija-fotografii

2 https://rosphoto.com/arhiv/history_of_photo-407

3 http://femto.com.ua/articles/part_2/3076.html

4 https://scfh.ru/papers/novyy-oblik-optiki/

5 https://photo-monster.ru/books/read/problema-iskajeniya-tsveta-v-fotografii.html?idU=1

6 Физика. Электричество. Оптика и строение атома. Н.Д. Бытько. Изд. «Высшая школа». Москва – 1972 г.

Код для цитирования: Скопировать