Как получается фотография физика

Исследовательская работа по физике на тему «Физика в фотографии»

Под ночной фотографией понимается фотография, сделанная в ночное время, а также процесс ее получения.

Чтобы получить качественные снимки в условиях низкой освещенности в ночное время при отсутствии дополнительного искусственного света, необходимо.

• использование длительных выдержек;
• использование светосильных объективов и малых значений диафрагмы;
• использование высокочувствительной фотопленки или высокого значения чувствительности (ISO) для цифровых фотоаппаратов.

Для ночной фотографии используют различные сочетания вышеперечисленных приемов и методов, в зависимости от условий съемки. Важно правильно выставить выдержку относительно значения диафрагмы. Для ночной фотосъемки также применяются дополнительные технические средства: фотовспышка, штатив и т. п.

Чтобы получить «эффект звезд» от огней без использования специальных светофильтров, необходимо поставить длинную выдержку при максимально закрытой диафрагме, предварительно зафиксировав фотоаппарат на штативе. Разновидностью ночной съемки является съемка в инфракрасном и/или в ультрафиолетовом светах.

Часто объектами ночной фотографии становятся:

• ночное небо, небесные тела (см. астрофотография);
• пейзажи, сооружения при естественном лунном освещении;
• городские пейзажи (с использованием городского освещения);
• салюты, фейерверки;
• ночные портреты.

Фотография, с развитием науки улучшается, появляются разные виды фотографий с помощью которой, люди могут развиваться, узнать и увидеть что-то новое и познавательное. Ночная съемка сильно востребована при фотографировании в ночью, в темном помещении или при фотографировании ночного неба.

Объект исследования: камера телефона.

Предмет исследования: ночная съемка.

Цель исследования: исследование процесса ночной съемки.

Задачи исследования:

1. Сделать несколько ночных снимков с ночным режимом и без него.
2. Сравнить эти фотографии и объяснить их различия.

Вывод по результатам исследования: в зависимости от источника света, величины диафрагмы и установленной выдержки, изображение будет меняться.

1. Основная часть

1.1 Описание и анализ проблемной ситуации

Основная задача фотографии заключается в передаче окружающей действительности. Очень часто границы светового дня оказываются для увлеченного фотографа тесны.
Ночь является притягательным и загадочным временем суток. Ночной мир становится интригующим и манящим. Именно поэтому ночная фотосъемка так интересна. Ночная фотосъемка часто кажется начинающему фотографу чем-то особенным.

Фотографии ночного города завораживают яркостью огней и отражений, но все попытки съемки ночного города приводят начинающего фотографа в недоумение — даже если в вашем фотоаппарате есть режим ночной портрет, понять как им пользоваться бывает довольно сложно.

Фотография – это, по определению, рисование светом, свет здесь решает все. И именно в количестве света кроется основная проблема – ночью его катастрофически мало. Наши глаза (если быть точным, и мозг тоже) адаптируются к уровню освещенности, позволяя примерно одинаково хорошо видеть и в солнечный день, и в сумерках. Если и не идентично, то достаточно – снижение восприятия цветовой информации ночью воспринимается нами без особой трагедии. Возможности фототехники пока что гораздо скромнее.

1.2 История фотографии

Сам термин «фотография» (фр. photographie светопись — техника рисования светом) появился в 1839 году, его использовали одновременно и независимо два астронома — английский, Джон Гершель, и немецкий, Иоганн фон Медлер. В Российской империи довольно долго использовали буквальный перевод «светопись» этого же термина, но он в конце концов уступил место общепринятому.

Изобретение фотографии стало возможным благодаря объединению нескольких открытий, сделанных задолго до этого. Древнекитайский философ Мо-цзы еще в V веке до н. э. описал действие камеры-обскура. Возможно, упоминание о камере-обскура встречаются у Аристотеля, который задавался вопросом, каким образом может возникать круглое изображение Солнца когда оно светит через квадратное отверстие.

Камера-обскура

Художники начали использовать это приспособление для создания перспективных картин уже в средние века, а среди художников эпохи Ренессанса камера-обскура была широко известна под названием «темная комната».

В 1694 году Вильгельм Хомберг описал фотохимические реакции, когда вещества изменяют окраску под действием света. Он же обратил внимание на чувствительность к свету нитрата серебра, открытого тремя столетиями раньше Альбертом Великим. Первым человеком, доказавшим, что свет, а не тепло делает серебряную соль темной, был немецкий физик Иоганн Генрих Шульце.

В 1725 году, пытаясь приготовить светящееся вещество, он случайно смешал мел с азотной кислотой, в которой содержалось немного растворенного серебра. Шульце обратил внимание на то, что когда солнечный свет попадал на белую смесь, она становилась темной, в то время как смесь, защищенная от солнечных лучей, совершенно не изменялась. Этот эксперимент дал толчок целой серии наблюдений, открытий и изобретений в химии, которые спустя немногим более столетия привели к изобретению фотографии.

1.3 Создание фотографии

С развитием оптики стала совершенствоваться и камера-обскура. С установкой двояковыпуклой линзы устройство перестало иметь громоздкие размеры. Камера-обскура превратилась в относительно небольшой деревянный ящик. В задней части имелось зеркало, от которого изображение проецировалось вверх, на полупрозрачный лист бумаги или на стекло. Но история фотографии начиналась не с этого момента. Такая камера-обскура не позволяла получать снимок, человек все так же должен был рисовать изображение. Поэтому время экспозиции до сих пор зависело от умений художника.

История возникновения фотографии берет свое начало с начала 1800-х годов. Англичане Гемфри Дэви и Томас Веджвуд решили попробовать уложить в камеру-обскура бумагу, пропитанную раствором азотнокислого серебра и поваренной соли. В результате получалось малоконтрастное изображение. Но для экспонирования требовались несколько часов. При просмотре снимка на свету изображение почти полностью пропадало. Поэтому вскоре такие эксперименты были завершены.

Изобретателем фотографии в привычном понимании этого слова является Жозеф Нисефор Ньепс. Этого человека всегда интересовала камера-обскура. И он принял решение, во что бы то ни стало, добиться автоматического создания изображений на бумаге. И это ему удалось. Для получения черно-белых изображений использовалась бумага, пропитанная сирийским асфальтом, также называемым битумом.

Жозеф Нисефор Ньепс (1765-1833) французский изобретатель

Проблема такого фотографирования заключалась в длительности экспозиции, которая иной раз составляла все восемь часов. Людей фотографировать было невозможно, поэтому на первых снимках Ньепса запечатлены пейзажи его родного города.

1.4 Развитие фотографии

Со смертью Ньепса история развития фотографии не прекратилась. Данное дело продолжил Луи Жак Дагер. Он использовал для создания снимков медные пластинки с серебристым слоем. Дополнительно он обмазывал их йодом. Но в результате получалось негативное изображение, что не устраивало изобретателя. Да и время экспозиции по сравнению со способом Ньепса не сократилось.

В 1835 Дагер совершенно случайно обнаружил, что картинка гораздо быстрее проявляется под воздействием ртутных паров. Это случилось после того, как изобретатель положил непроявленную фотографию в шкаф. На следующий день он вынул из ящика шкафа уже готовую фотографию. Дальше пришлось экспериментировать со всеми химическими элементами, располагавшимися у изобретателя. Постепенно стало ясно, что быструю проявку обеспечивала именно ртуть.

В дальнейшем процесс создания фотографий постепенно совершенствовался. Англичанин Джон Фредерик Годдард стал обрабатывать серебряные пластинки смесью брома и паров хлора. Время экспозиции после этого сократилось всего до одной минуты, что можно считать вполне приемлемым результатом. Именно после этого открытия стала популяризироваться портретная съемка.

В 1850-х годах была изобретена стереоскопическая дагеротипия. Два снимка вкладывались в одно устройство. При помощи отдельных луп или бинокля каждый глаз человека смотрел на одну фотографию. В результате изображение казалось объемным. Недостатком фотографий тех времен являлась невозможность их копирования. Для создания нового снимка необходимо было повторное фотографирование. Изменения в этом плане произошли только с изобретением негативно-позитивного процесса.

1.5 Устройство камеры в телефоне

На сегодня во смартфонах применяются камеры, обладающие оптической стабилизацией изображения, высокой светочувствительностью, состоящие из большого количества линз. Толщина модуля – один из самых главных параметров с точки зрения габаритов.

Матрица и оптика камеры являются основополагающими элементами качества снимка. Для начала разберем из чего состоит именно матрица. Основной тип матрицы, применяемый в современных устройствах, состоит из светочувствительных элементов, собранных в блоки.

Сами светочувствительные элементы не могут работать без специальных фильтров, нанесенных на поверхность матрицы. Эти фильтры пропускают только красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue) цвет — эта система получила название RGB.

Размер светочувствительной ячейки очень сильно влияет на итоговое качество изображения. Не смотря на то, что размер ячеек выражается в микронах, кажущаяся небольшой разница в несколько десятых микрона является очень существенной – чем больше размер пикселя, тем лучше.

Также на качество снимка влияет и расстояние между пикселями. Если пиксели будут очень маленькими и расположены плотно снимки будут плохими и с большим количеством шумов. Все это является объяснением, что разрешение в 40 мегапикселей не является самым хорошим вариантом.

В конструкции объектива смартфона применяется несколько линз. Точное число зависит от конкретного производителя, но их может быть 4, 5, 7, 8 и больше. Каждая линза выполняется из специального пластика или такого же специального стекла. Каждая из них собирает пучок света так, чтобы он равномерно попадал на рабочую часть матрицы. Малейшее смещение одной линзы на тысячные доли миллиметра может привести к полной неприемлемости качества снимков.

Важным критерием объектива будет его светосила или диафрагменное число. При выборе смартфона, если вам важна камера, надо выбирать тот, в котором цифра будет меньше, например, f/1,75. Это будет существенно лучше, чем f/2.0, f/2.2 и так далее. Тут все просто — чем меньше значение, тем выше светосила и тем лучше камера снимает при слабом освещении.

Еще одним важным показателем будет фокусное расстояние, но сейчас это уже потеряло актуальность для камер смартфонов. Все современные смартфоны оснащены камерами, которые отлично работают почти на любых расстояниях от объекта съемки. Есть даже модели с несколькими объективами, способными работать по-разному, дополняя функции основной камеры функциями телеобъектива (аналог оптического зума) или, наоборот, давая возможность снимать панорамы.

На заре камеростроения для мобильных устройств они не оснащались автофокусом, это было не так плохо и позволяло фотографировать панорамы или объекты на их фоне, обладая достаточно большой глубиной резкости. Но время идет и надо вводить новые функции. Так появился основной элемент, позволяющий улучшить снимки. В настоящее время он имеет три основных типа.

Первый является контрастным. Суть его работы сводится к поиску оптимального фокуса, чтобы сделать резким все изображение или какую-то его часть, выбранную пользователем. Для такой системы не важно, на каком расстоянии находится объект съемки.

Второй тип автофокуса называется лазерным. Он работает только на небольших дистанциях и совмещается с другими системами для более полного охвата диапазона расстояний. Он способен определять расстояние до объекта и подстраивать под него настройки фокуса.

Третий тип автофокуса называется фазовым. Для его реализации предусмотрены дополнительные датчики, которые позволяют камере получить больше данных для настройки фокуса.

Наиболее продвинутые смартфоны способны на ходу объединять работу разных способов фокусировки и даже обеспечивать непрерывную автофокусировку, подстраиваются под изменение положения объекта.

Для более точной цветопередачи и большей естественности снимка камеры оснащаются датчиком цвета. Любой тип освещения имеет свою цветовую температуру, и, попадая на объект, он отражается по-разному. Человеческий глаз воспринимает это нормально и может подстраиваться, но камере работать с такими изменениями трудно.

1.6. Особенности ночной съемки

Через объектив на светочувствительный элемент — пленку или матрицу — попадает свет. Качество полученного снимка во многом зависит от количества попавшего света на светочувствительный элемент. Вечером или ночью, то есть в условиях недостаточной освещенности, правила фотосъемки существенно отличаются от применимых ярким солнечным днем.

Если интенсивность света недостаточная, то требуется длительная выдержка, чтобы кадр был достаточно хорошо экспонирован. Так как при длительной выдержке сильно возрастает вероятность смазать кадр, то нужно позаботиться о том, чтобы камера в момент съемки не двигалась.

Один из приемов ночной съемки — это увеличение чувствительности матрицы камеры. При увеличении чувствительности нужно следить за тем, чтобы «шумы» матрицы не ухудшили изображение.

Для ночной съемки можно, конечно, использовать встроенную вспышку. Но следует учитывать, что она «выхватывает» из темноты близко расположенные объекты. При этом фон становится неразборчивым и темным. Огни на заднем плане уже не получится передать.

2. Исследовательская часть

Для эксперимента мне понадобился: Iphone 11.

Целью работы является изучение ночной съемки со стороны физики, а также демонстрация применения этой съемки в жизни и сравнение этих фотографий для понятности изученного материала.

1. Фотографирование местности в ночное время суток

1.1. Фотографии

Рис. 1 — включен ночной режим, рис. 2 — ночной режим выключен.

На рисунке 1 и рисунке 2 изображены фотографии сделанные студентом на телефон. На рисунке 1 включен режим ночной съемки, а на рисунке 2 его нет. В сравнении этих фотографий видно, что на рисунке 2 цвета передаются тусклее.

1.2. Снимок экрана

Рисунок 3 — Снимок экрана в режиме ночной съемки (слева), рисунок 4 - ночной режим выключен.

На рисунке 3 сверху изображен секундомер. Это время выдержки, при которой фотография будет получать свет от источников. Чем больше этого времени тем ярче фотография получится. Работает это все по принципу, показанному на рисунке. Свет проходит через диафрагму, освещая картинку.

Принцип прохождения света через линзу камеры и диафрагму

1.3. Фотографии

Рисунки 5 и 6 были сделаны в другом месте, где было больше источников света чем на рисунках 1 и 2, чтобы подтвердить влияние света при съемке.

На рисунке 5 включен режим ночной съемки, а на рисунке 6 он выключен.

На рисунке 5 более отчетливее видно цвета и само изображение выглядит ярче, если сравнивать его с рисунком 6, что подтверждает влияние света на ночной снимок.

Рис. 5 — фотография сделанная на IPhone 11 (ночной режим включен). Рис. 6 – ночной режим выключен

2. Анализ фотографий

Анализируя ночные снимки, можно сказать, что в зависимости от источника света и их количества, величины диафрагмы и установленной выдержки, изображение будет меняться.

Заключение

Изучив теоретический материал, а именно что такое ночная фотография, историю создания фотографии, а также принцип ее действия можно сказать, что каждый человек, у которого есть телефон в кармане, сможет сделать ночные снимки.

В ходе исследовательской работы, стало известно о принципе фотографии. А также влияния света, величины диафрагмы и установленной выдержки на фотографию.
Фотография, с развитием науки улучшается, так же появляются новые ее виды. С помощью фотографий, люди могут развиваться, узнать и увидеть что-то новое и познавательное. Фотография — это неотъемлемая часть в нашей жизни. Каждый вид фотографии по-своему важен и интересен.

Физика. Оптика. История фотографии.

Основой для изобретения фотографии послужило наблюдение знаменитого греческого ученого Аристотеля. В IV веке до н.э. он описал любопытное явление: свет, проходящий сквозь маленькое отверстие в оконной ставне, рисует на стене тот пейзаж, который виден за окном. Изображение получается перевернутым и очень тусклым, но воспроизводит натуру без искажений. В конце X века н.э. в работах арабских ученых появились первые упоминания о camera obscura (с лат. «темная комната») — приспособлении для точного срисовывания пейзажей и натюрмортов.

В современном мире фотография и является очень распространенным видом творчества. А использовать фотоаппарат может каждый, кто умеет жать на кнопки. Но, может быть, не каждый знает, что проецировать изображение окружающего мира на плоскость, племена Северной Африки, могли уже тысячи лет назад.

В наше время, когда технический прогресс всеми возможными и невозможными путями проник в нашу жизнь – иметь современный, компактный и красивый фотоаппарат просто дело необходимое. Я, например, и не знаю такого человека, у которого его просо не было! И это хорошо, ведь творчество всегда прививало человеку любовь к окружающему миру и созерцание. Но чтобы творить в полном смысле этого слова, необходимо понимать и знать как устроена эта загадочная коробочка, издающая в момент съемки такие замысловатые звуки.

Скачать:

Вложение	Размер
fizika.pptx	1.31 МБ
opisanie.docx	22.1 КБ

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Физика. Оптика. История фотографии. Выполнила ученица 8А класса ГБОУ СОШ №1034 Якушева Ирина . Учитель Шигина В.В. Москва 2013.

О́птика в переводе с греческого означает появление или взгляд . Это раздел физики, рассматривающий свойства света и объясняет связанные с ним явления. Глазной аппарат – система оптическая, которая отвечает за восприятие, точную обработку и передачу зрительной информации.

Линзы изготавливаются из разных сортов стекла, поэтому их свойства могут значительно отличаться друг от друга. Если в определенной последовательности собрать в одну систему несколько разных оптических элементов, то они будут во многом компенсировать искажения друг друга. Такая методика используется даже в объективах простых компактных фотоаппаратов. Их оптика может состоять из шести или девяти, пятнадцати, а то и двадцати элементов. Оптическая система — совокупность оптических элементов (преломляющих, отражающих, дифракционных ), созданная для определённого формирования пучков световых лучей.

С незапамятных времен, начиная с X века, например, было замечено , что луч солнца, проникая сквозь небольшое отверстие в темное помещение, оставляет на плоскости световой рисунок предметов внешнего мира . Предметы изображаются в точных пропорциях и цветах, но в уменьшенных, по сравнению с натурой, размерах и в перевернутом виде. Ка́мера-обску́ра ( camera obscūra — «тёмная комната») представляет собой светонепроницаемый ящик с отверстием в одной из стенок и экраном (матовым стеклом или тонкой белой бумагой) на противоположной стенке .

Первое полное описание камеры принадлежит перу самого Леонардо Да Винчи. Он же дал такое название этому устройству, и использовал камеру обскуру для зарисовок пейзажей.

Установив примитивную камеру-обскуру, Ньепс расположил ее таким образом, чтобы линзы проектировали изображение на оловянную пластину, покрытую светочувствительным веществом — асфальтовым лаком. Примерно через 8 часов на пластине проступили контуры грушевого дерева, стоящего между хлевом и голубятней.

СНИМКИ ДАГЕРА На рисунке — первый дагерротип с человеком в кадре. На снимке — дневная улица Парижа, где должно быть много людей, но в кадре всего две фигуры — это оттого, что выдержка очень большая. Эффект пустынной улицы в час пик можно получить и сейчас если поставить выдержку на несколько часов.

Устройство фотоаппарата Фотография получила свое название от греческих слов фотос (свет) и графо (пишу), из чего несложно получить слово светопись – получение изображения посредством света, или рисование светом. Принцип работы фотоаппарата : свет проходит через диафрагму объектива и, вступая в реакцию с химическими элементами пленки сохраняется на пленке. В зависимости от настройки оптики объектива, применения особых линз, освещенности и угла направленного света, времени раскрытия диафрагмы можно получить различный вид изображения на фотографии. От этого и многих других факторов формируется художественный стиль фотографии. Но все равно главным критерием оценки фотографии остается взгляд и художественный вкус фотографа. Корпус Объектив Диафрагма Затвор Дальномер Кнопка спуска

И еще несколько интересных фактов. 1. Первым человеком, который сумел сделать «фотографический» снимок постоянным, то есть закрепить изображение был Жозеф Ньепс . Самым первым в истории фотографии считается снимок «Вид из окна», датированный 1826 годом. Экспозиция снимка продолжалась 8(!) часов. 2. Первым человеком, который изобрёл негатив, был Фокс Тальбот . Это событие произошло в 1839 году. В этом же году Ипполит Байар представил миру первый позитивный отпечаток. 3. Первая «фотобумага» была из асфальта. Точнее, на медную или стеклянную пластину наносился асфальтовый лак. 4. Камера обскура, которая стала прообразом современного фотоаппарата, используется и по сей день для производства интегральных микросхем, и как специальная съёмочная телекамера .

5. Первая цветная фотография была сделана в 1861 году Джеймсом Максвеллом, английским физиком. 6. Появление первых пластин для цветной фотографии датируется 1904 годом, их выпускала фирма «Люмьер». 7. Первая аэрофотосъемка была произведена 1858 году французским изобретателем Турначе . Он снимал Париж с воздушного шара. 8. Первые фото в России сделал Ю.Ф. Фрицше по методу Тальбота . 9. Первая цветная фотография в России опубликована в «Записках Русского Технического Общества». На ней запечатлён Лев Николаевич Толстой. 10. Впервые ретушировать снимки и по желанию заказчика делать их «цветными», что достигалось раскрашиванием акварелью, стали в 1840 году.

11. В России первый фотоаппарат, основанный на теории дагеротипии был сконструирован Грековым еще в 1840 году, то есть уже через год после изобретения фотографии. Алексей Греков параллельно экспериментировал и с фотографиями по методу Тальбота на светочувствительной бумаге. 12. Первый портрет при электрическом свете был снят в 1879 году Левицким, для этого потребовалась выдержка в 15 секунд. 13. Первая ролькассета — один из прототипов современной фотопленки — на которой помещалось 12 листов светочувствительной бумаги, а, соответственно, и 12 снимков, весила 15 (!) килограммов. 14. Основа цифрового фотоаппарата была изобретена в 1973 году. Это были ПЗС-матрицы , с помощью которых можно было получить изображение размером 100х100 пикселей. Первое астрономическое электронное фото было сделано с помощью таких матриц уже в следующем году. 15. История цифровой фотографии начинается с камеры Mavica , которую выпустила фирма Sony в 1981 году. Mavica — практически полноценная зеркалка со сменными объективами и разрешением 570х490 пикселей. Однако тогда она считалась «статической видеокамерой», результатом работы которой был не видеопоток , а статичные картинки — отдельные кадры.

16. Официально первой в мире цифровой фотокамерой считается разработка фирмы Kodak , а точнее Стивена Сессона . Изобретенный им фотоаппарат записывал изображение на аудиокассету с магнитной лентой. Время записи изображения с момента нажатия кнопки затвора составляло 22 секунды. 17. Термин «мегапиксель» впервые был употреблен в 1984 году. 18. Первая в мире автофокусная зеркальная фотокамера была выпущена фирмой » Полароид » в 1979 году, а в 1985 году » Минолта » выпустила фотоаппарат, который в итоге стал стандартом для зеркальных фотокамер (и сенсор и мотор содержались в корпусе камеры). 19. По статистике, на сегодняшний день только 2 из 10 снимков, сделанных цифровыми фотоаппаратами, печатаются на бумаге, а всего распечатано цифровых фотографий в мире более 65 миллиардов. Это значит, что скоро это количество превысит метку в 66 миллиардов, оно превысит количество фотографий в мире, распечатанных с пленки (данные на 2007 год). 20. Cамая старая в мире фотокамера была продана на аукционе в Вене в 2007 году, установив при этом абсолютный рекорд и став самой дорогой фотокамерой, когда-либо проданной на аукционе. Раритет под названием «Дагерротип братьев Сюсс » ( Daguerrotype Susses Freres ) был продан почти за восемьсот тысяч долларов США. Стартовая цена составляла 100 000 евро.

Спасибо за внимание

Предварительный просмотр:

Изначально, лучи света отраженные от различных предметов попадают на роговицу, своеобразную линзу, которая предназначена для того, чтобы расходящиеся в разные стороны световые лучи сфокусировать вместе.

Далее преломленные роговицей лучи свободно проходят до глазной радужки минуя переднюю камеру заполненную прозрачной жидкостью. В радужке расположено отверстие круглой формы (зрачок), через которое внутрь глаза попадают только центральные лучи светового потока, все остальные лучи, расположенные на периферии фильтруются пигментным слоем радужной глазной оболочки.

В связи с этим, зрачок не только отвечает за приспособляемость глаза к различной интенсивности освещенности, регулируя прохождение потока к сетчатке, но и отсеивает различные искажения, вызванные боковыми световыми лучами. Далее существенно оскудевший поток света попадает на следующую линзу – хрусталик, которая предназначена для произведения более детальной фокусировки светового потока. А затем, минуя стекловидное, тело, наконец-то вся информация попадает на своеобразный экран – сетчатку, где проецируется готовое изображение, в перевернутом виде.

Слово "Оптика" было введено в русский язык Михаилом Васильевичем Ломоносовым. В дальнейшем исследования света вылились в 4 основных закона: распространение, отражение, преломление, дифракция.

Дальше можно прокомментировать слайд.

В современном мире фотография и является очень распространенным видом творчества. А использовать фотоаппарат может каждый, кто умеет жать на кнопки. Но, может быть, не каждый знает, что проецировать изображение окружающего мира на плоскость, племена Северной Африки, могли уже тысячи лет назад.

На латыни «camera» — комната, а «obscurа» — тёмная, вместе — «тёмная комната». Камера обскура представляет собой темную комнату, с маленьким отверстием в стене. Изображение, проходя через отверстие, отображается на противоположной стене, в перевернутом виде.

Принцип камеры обскуры очень наглядно описан Аристотелем, на примере того, как изображение солнца, образованное световыми лучами, проходящими через небольшое квадратное отверстие, имело круглую форму.

Первое полное описание камеры принадлежит перу самого Леонардо Да Винчи. Он же дал такое название этому устройству, и использовал камеру обскуру для зарисовок пейзажей.

С течением времени камерой-обскурой стали называть ящик с отверстием в передней стенке, в которой помещалось двояковыпуклое стекло (объектив), в заднюю стенку вставлялась рамка с полупрозрачной бумагой или матовым стеклом.

В дальнейшем для удобства зарисовки внутри ящика стали помещать наклонное зеркало, которое отражало изображение на прозрачную крышку аппарата, что создавало удобства для зарисовки изображения.

В средневековье, многие, знакомые с эффектом камеры-обскуры делали в своих стенах отверстия, и наблюдали на противоположной стене, как на экране, происходящее на улице. А что — телевидения и интернета еще не было, а зрелища людям всегда были нужны, ну помимо хлеба, конечно!

Однажды летним днем 1827 года отставной офицер французской армии Жозеф Нисефор Ньепс производил эксперименты по получению изображения с помощью метода, который он окрестил гелиографией. Установив на окне своего кабинета примитивную камеру-обскуру, Ньепс расположил ее таким образом, чтобы линзы проектировали изображение на оловянную пластину, покрытую светочувствительным веществом — асфальтовым лаком. Примерно через 8 часов на пластине проступили контуры грушевого дерева, стоящего между хлевом и голубятней.

Талбот пытался копировать виды природы с помощью камеры-обскуры. Но он не обладал навыками рисования. Поэтому ему захотелось зафиксировать изображение, которое он видел в камере-обскуре. Талбот знал о том, что свет может воздействовать на свойства различных материалов, и изобрел такой светочувствительный материал. Для этого он погружал лист бумаги в слабый раствор соли, а затем в раствор нитрата серебра. При этом в бумаге образовывался хлорид серебра, и она становилась светочувствительной.

В 1835 Талбот с помощью камеры делал снимки на своей светочувствительной бумаге, пропитанной хлористым серебром. Первым был снимок решетчатого окна его дома. Выдержка длилась в течение часа. Так он получил первый в мире негатив. К нему он прикладывал другой такой же лист бумаги и засвечивал их. Так Талбот сделал позитивный отпечаток. Первые снимки были темными, нечеткими и пятнистыми, а чувствительность его бумаги была очень низкой.

Дагер не изобрел фотографию (это сделал до него Ньепс), но сделал ее действующей и популярной. В 1829 он заключил контракт с Ньепсом о развитии его метода гелиографии. После 1829 и до своей смерти в 1833 Ньепс и его сын Исидор, ставший партнером Дагера после смерти отца, не сумели развить свое изобретение, тогда как Дагер, проводивший свои опыты самостоятельно, продвинулся. Его идея заключалась в том, чтобы получать изображение на полированной поверхности серебряной пластины, пропитанной парами йодида: они делали ее чувствительной к свету. Эту пластину он помещал в камеру-обскуру и подвергал экспозиции, а проявлял парами ртути.

Результата он достиг в 1837, после 11 лет опытов. Полученное и проявленное в парах ртути изображение он фиксировал, промывая экспонированную пластину сильным раствором соли и горячей водой. После 1839 соль в процессе фиксации была заменена гипосульфитом натрия — фиксирующим элементом, открытым Джоном Гершелем . В результате смывались частицы йодида серебра, не подвергшиеся воздействию света. Время экспозиции пластины в камере-обскуре составляло от 15 до 30 минут (в то время как при гелиографии Ньепса требовалась экспозиция до 8 часов).

Здесь говорим про развитие фотоаппаратов….

В наше время, когда технический прогресс всеми возможными и невозможными путями проник в нашу жизнь – иметь современный, компактный и красивый фотоаппарат просто дело необходимое. Я, например, и не знаю такого человека, у которого его просо не было! И это хорошо, ведь творчество всегда прививало человеку любовь к окружающему миру и созерцание. Но чтобы творить в полном смысле этого слова, необходимо понимать и знать как устроена эта загадочная коробочка, издающая в момент съемки такие замысловатые звуки.

Это светонепроницаемая коробка, внутри которой расположен чувствительный к свету фотоэлемент.

Помимо всего на корпусе установлен объектив, через который на матрицу проецируется пучек света. Объектив обычно представляет собой сложную конструкцию с набором линз.

Основным препятствием для светового потока на пути к матрице является Затвор. Затвор это сложное техническое устройство, которое за счет своего открытия пропускает световой поток внутрь фотокамеры. Затвор открывается на определенное время, которое устанавливается самим фотографом или автоматикой фотоаппарата. Время открытия затвора называется Выдержкой. Выдержка затвора может быть короткой, а может быть длинной. Короткие выдержки могут равняться 1/4000 секунды, а длинные достигать 30 секунд.

Первый «Фотоснайпер» опытной партией был выпущен в 1937 году Государственным Оптическим Институтом на базе модифицированной дальномерной камеры « ФЭД ». С 1944 года аналогичную модель под названием «ФС-2» начали производить для вооруженных сил на КМЗ . «ФС-2» имел деревянную ложу ружейного типа и объектив « Таир-2 » 4,5/300 мм.

В модели «Фотоснайпер ФС-3» (1965—1982) и последующих, предназначенных уже для потребительского рынка, применялись специальные модификации зеркальных фотокамер « Зенит », причём камера может сниматься с ложи и использоваться отдельно с любыми совместимыми объективами и другими принадлежностями.

Проект "Физика в фотографии"

В процессе работы над индивидуальным проектом по физике «Физика в фотографии» учеником 11 класса школы была поставлена и реализована цель, изучить ночную съемку со стороны физики, а также продемонстрировать применение этой съемки в жизни и провести сравнительный анализ фотографий для понятности изученного материала.

Подробнее о проекте:

В готовом творческом и исследовательском проекте по физике «Физика в фотографии» автор рассказывает историю появления фотографии и ее развитие до наших дней, изучает устройство камеры в телефоне, а также описывает способы создания фотографий в темное время суток на разных устройствах. В рамках практического исследования были сделаны фотографии в темное время суток на разные устройства, и произведен сравнительный анализ их качества.

Оглавление

Введение
1. Задача фотографии.
2. Ночные фотографии.
3. История фотографии.
4. Развитие фотографии.
5. Устройство камеры в телефоне.
6. Особенности ночной съемки.
7. Создание фотографий в разных условиях.
8. Анализ фотографии.
Заключение
Литература
Создание фотографии
Заключение
Список используемой литературы

Введение

Чтобы получить качественные снимки в условиях низкой освещённости в ночное время при отсутствии дополнительного искусственного света, необходимо:

• использование длительных выдержек;
• использование светосильных объективов и малых значений диафрагмы;
• использование высокочувствительной фотоплёнки или высокого значения чувствительности (ISO) для цифровых фотоаппаратов.

Для ночной фотографии используют различные сочетания вышеперечисленных приёмов и методов, в зависимости от условий съемки. Важно правильно выставить выдержку относительно значения диафрагмы. Для ночной фотосъёмки также применяются дополнительные технические средства: фотовспышка, штатив и т. п.

Чтобы получить «эффект звёзд» от огней без использования специальных светофильтров, необходимо поставить длинную выдержку при максимально закрытой диафрагме, предварительно зафиксировав фотоаппарат на штативе.

Разновидностью ночной съёмки является съёмка в инфракрасном и/или в ультрафиолетовом светах.

Часто объектами ночной фотографии становятся:

• ночное небо, небесные тела (см. астрофотография);
• пейзажи, сооружения при естественном лунном освещении;
• городские пейзажи (с использованием городского освещения);
• салюты, фейерверки;
• ночные портреты.

Фотография, с развитием науки улучшается, появляются разные виды фотографий с помощью которой, люди могут развиваться, узнать и увидеть что-то новое и познавательное. Ночная съемка сильно востребована при фотографировании в ночью, в темном помещении или при фотографировании ночного неба.

Задача фотографии

Основная задача фотографии заключается в передаче окружающей действительности. Очень часто границы светового дня оказываются для увлечённого фотографа тесны.

Ночь является притягательным и загадочным временем суток. Ночной мир становится интригующим и манящим. Именно поэтому ночная фотосъемка так интересна.

Ночная фото-съёмка часто кажется начинающему фотографу чем-то особенным. Фотографии ночного города завораживают яркостью огней и отражений, но все попытки съёмки ночного города приводят начинающего фотографа в недоумение — даже если в вашем фотоаппарате есть режим ночной портрет, понять как им пользоваться бывает довольно сложно.

Фотография – это, по определению, рисование светом, свет здесь решает всё. И именно в количестве света кроется основная проблема – ночью его катастрофически мало. Наши глаза (если быть точным, и мозг тоже) адаптируются к уровню освещённости, позволяя примерно одинаково хорошо видеть и в солнечный день, и в сумерках. Если и не идентично, то достаточно – снижение восприятия цветовой информации ночью воспринимается нами без особой трагедии. Возможности фототехники пока что гораздо скромнее.

Ночные фотографии

Чтобы получить качественные снимки в условиях низкой освещённости в ночное время при отсутствии дополнительного искусственного света, необходимо:

• использование длительных выдержек;
• использование светосильных объективов и малых значений диафрагмы;
• использование высокочувствительной фотоплёнки или высокого значения чувствительности (ISO) для цифровых фотоаппаратов.

Для ночной фотографии используют различные сочетания вышеперечисленных приёмов и методов, в зависимости от условий съемки. Важно правильно выставить выдержку относительно значения диафрагмы. Для ночной фотосъёмки также применяются дополнительные технические средства: фотовспышка, штатив и т. п.

Чтобы получить «эффект звёзд» от огней без использования специальных светофильтров, необходимо поставить длинную выдержку при максимально закрытой диафрагме, предварительно зафиксировав фотоаппарат на штативе.

Разновидностью ночной съёмки является съёмка в инфракрасном и/или в ультрафиолетовом светах.

Часто объектами ночной фотографии становятся:

• ночное небо, небесные тела (см. астрофотография);
• пейзажи, сооружения при естественном лунном освещении;
• городские пейзажи (с использованием городского освещения);
• салюты, фейерверки;
• ночные портреты;

Фотография, с развитием науки улучшается, появляются разные виды фотографий с помощью которой, люди могут развиваться, узнать и увидеть что-то новое и познавательное. Ночная съемка сильно востребована при фотографировании в ночью, в темном помещении или при фотографировании ночного неба.

История фотографии

Сам термин «фотография» (фр. photographie от др.-греч. φῶς (род. п. φωτός) «свет» и γράφω «пишу»; светопись — техника рисования светом) появился в 1839 году, его использовали одновременно и независимо два астронома — английский, Джон Гершель, и немецкий, Иоганн фон Медлер.

В Российской империи довольно долго использовали буквальный перевод «светопись» этого же термина, но он в конце концов уступил место общепринятому. Изобретение фотографии стало возможным благодаря объединению нескольких открытий, сделанных задолго до этого. Древнекитайский философ Мо-цзы ещё в V веке до нашей эры описал действие камеры-обскуры.

Возможно, упоминание о камере-обскуре встречаются у Аристотеля, который задавался вопросом, каким образом может возникать круглое изображение Солнца когда оно светит через квадратное отверстие. Художники начали использовать это приспособление для создания перспективных картин уже в средние века, а среди художников эпохи Ренессанса камера-обскура была широко известна под названием «тёмная комната».

В 1694 году Вильгельм Хомберг описал фотохимические реакции, когда вещества изменяют окраску под действием света. Он же обратил внимание на чувствительность к свету нитрата серебра, открытого тремя столетиями раньше Альбертом Великим. Первым человеком, доказавшим, что свет, а не тепло делает серебряную соль тёмной, был немецкий физик Иоганн Генрих Шульце.

В 1725 году, пытаясь приготовить светящееся вещество, он случайно смешал мел с азотной кислотой, в которой содержалось немного растворённого серебра. Шульце обратил внимание на то, что когда солнечный свет попадал на белую смесь, она становилась тёмной, в то время как смесь, защищённая от солнечных лучей, совершенно не изменялась. Этот эксперимент дал толчок целой серии наблюдений, открытий и изобретений в химии, которые спустя немногим более столетия привели к изобретению фотографии.

Создание фотографии

В задней части имелось зеркало, от которого изображение проецировалось вверх, на полупрозрачный лист бумаги или на стекло. Но история фотографии начиналась не с этого момента. Такая камера-обскура не позволяла получать снимок, человек всё так же должен был рисовать изображение. Поэтому время экспозиции до сих пор зависело от умений художника.

История возникновения фотографии берет свое начало с начала 1800-ых годов. Англичане Гемфри Дэви и Томас Веджвуд решили попробовать уложить в камеру-обскуру бумагу, пропитанную раствором азотнокислого серебра и поваренной соли. В результате получалось малоконтрастное изображение. Но для экспонирования требовались несколько часов. При просмотре снимка на свету изображение почти полностью пропадало. Поэтому вскоре такие эксперименты были завершены.

Изобретателем фотографии в привычном понимании этого слова является Жозеф Нисефор Ньепс. Этого человека всегда интересовала камера-обскура. И он принял решение, во что бы то ни стало, добиться автоматического создания изображений на бумаге. И это ему удалось. Для получения черно-белых изображений использовалась бумага, пропитанная сирийским асфальтом, также называемым битумом.

Проблема такого фотографирования заключалась в длительности экспозиции, которая иной раз составляла все восемь часов. Людей фотографировать было невозможно, поэтому на первых снимках Ньепса запечатлены пейзажи его родного города.

Развитие фотографии

Со смертью Ньепса история развития фотографии не прекратилась. Данное дело продолжил Луи Жак Дагер. Он использовал для создания снимков медные пластинки с серебристым слоем. Дополнительно он обмазывал их йодом. Но в результате получалось негативное изображение, что не устраивало изобретателя. Да и время экспозиции по сравнению со способом Ньепса не сократилось.

В 1835 Дагер совершенно случайно обнаружил, что картинка гораздо быстрее проявляется под воздействием ртутных паров. Это случилось после того, как изобретатель положил непроявленную фотографию в шкаф. На следующий день он вынул из ящика шкафа уже готовую фотографию. Дальше пришлось экспериментировать со всеми химическими элементами, располагавшимися у изобретателя. Постепенно стало ясно, что быструю проявку обеспечивала именно ртуть.

В дальнейшем процесс создания фотографий постепенно совершенствовался. Англичанин Джон Фредерик Годдард стал обрабатывать серебряные пластинки смесью брома и паров хлора. Время экспозиции после этого сократилось всего до одной минуты, что можно считать вполне приемлемым результатом. Именно после этого открытия стала популяризироваться портретная съемка.

В 1850-ых годах была изобретена стереоскопическая дагеротипия. Два снимка вкладывались в одно устройство. При помощи отдельных луп или бинокля каждый глаз человека смотрел на одну фотографию. В результате изображение казалось объемным.

Недостатком фотографий тех времен являлась невозможность их копирования. Для создания нового снимка необходимо было повторное фотографирование. Изменения в этом плане произошли только с изобретением негативно-позитивного процесса.

Устройство камеры в телефоне

Матрица любой камеры, наряду со оптикой, являются основополагающими элементами качества снимка. Для начала разберем из чего состоит именно матрица. Основной тип матрицы, применяемый в современных устройствах, состоит из светочувствительных элементов, собранных в блоки. Чем больше таких элементов, тем большую четкость снимков может обеспечить камера.

Конечно, есть некоторые переменные, которые сводит к нулю ценность большого количества этих элементов. Это может быть низкое качество сборки, плохая оптика или желание сделать матрицу меньше при сохранении на ней светочувствительных элементов. Стоит отметить, что сами светочувствительные элементы не могут работать без специальных фильтров, нанесенных на поверхность матрицы.

Эти фильтры пропускают только красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue) цвет. Поэтому система и называется RGB. Если на элемент не попадает свет определенного цвета, то он попадает на соседний. В этом и заключается принцип определения цвета снимка, так камера и понимает, какого цвета должна быть точка. Собрав несколько миллионов таких точек (мегапикселей) воедино, процессор обрабатывает их и собирает в готовое изображение.

Размер светочувствительной ячейки очень сильно влияет на итоговое качество изображения. Не смотря на то, что размер ячеек выражается в микронах, кажущаяся небольшой разница в несколько десятых микрона является очень существенной – чем больше размер пикселя, тем лучше. Также на качество снимка влияет и расстояние между пикселями.

Если пиксели будут очень маленькими и “напиханы” очень плотно, камера может иметь сколько угодно мегапикселей, но снимки будут плохими и с большим количеством шумов. Все это является объяснением, что разрешение в 40 мегапикселей не является самым хорошим вариантом. Если сравнивать такую камеру с 20-мегапиксельной такого же размера, при малейшем снижении уровня освещения 40-мекапиксельная начнет существенно проигрывать.

Какой бы хорошей не была матрица, “стекла” могу свести на нет все старания ее создателей. В итоге вы можете получить снимок, который будет иметь большое разрешение, большой размер, но, при этом, никогда не будет четким. Для решения этой проблемы над оптикой работают не меньше, чем над самой матрицей.

Объектив камеры смартфона не зря называется именно так. Это именно объектив, как и в случае с зеркальными камерами, просто очень маленький. В конструкции объектива смартфона применяется несколько линз. Точное число зависит от конкретного производителя, но их может быть 4, 5, 7, 8 и даже больше.

Каждая линза выполняется из специального пластика или такого же специального стекла. Каждая из них собирает пучок света так, чтобы он равномерно попадал на рабочую часть матрицы. Малейшее смещение одной линзы на тысячные доли миллиметра может привести к полной неприемлемости качества снимков.

Важным критерием объектива будет его светосила или диафрагменное число. При выборе смартфона, если вам важна камера, надо выбирать тот, в котором цифра будет меньше, например, f/1,75. Это будет существенно лучше, чем f/2.0, f/2.2 и так далее. Тут все просто — чем меньше значение, тем выше светосила и тем лучше камера снимает при слабом освещении.

Еще одним важным показателем будет фокусное расстояние, но сейчас это уже потеряло актуальность для камер смартфонов. Все современные смартфоны оснащены камерами, которые отлично работают почти на любых расстояниях от объекта съемки. Есть даже модели с несколькими объективами, способными работать по-разному, дополняя функции основной камеры функциями телеобъектива (аналог оптического зума) или, наоборот, давая возможность снимать панорамы.

На заре камеростроения для мобильных устройств они не оснащались автофокусом, это было не так плохо и позволяло фотографировать панорамы или объекты на их фоне, обладая достаточно большой глубиной резкости. Но время идет и надо вводить новые функции. Так появился основной элемент, позволяющий улучшить снимки.

В настоящее время он имеет три основных типа. Первый является контрастным. Суть его работы сводится к поиску оптимального фокуса, чтобы сделать резким все изображение или какую-то его часть, выбранную пользователем. Для такой системы не важно, на каком расстоянии находится объект съемки.

Второй тип автофокуса называется лазерным. Он работает только на небольших дистанциях и совмещается с другими системами для более полного охвата диапазона расстояний. Он способен определять расстояние до объекта и подстраивать под него настройки фокуса.

Третий тип автофокуса называется фазовым. Для его реализации предусмотрены дополнительные датчики, которые позволяют камере получить больше данных для настройки фокуса.

Наиболее продвинутые смартфоны способны на ходу объединять работу разных способов фокусировки и даже обеспечивать непрерывную автофокусировку, подстраиваются под изменение положения объекта.

Для более точной цветопередачи и большей естественности снимка камеры оснащаются датчиком цвета.

Любой тип освещения имеет свою цветовую температуру, и,попадая на объект, он отражается по-разному. Человеческий глаз воспринимает это нормально и может подстраиваться, но камере работать с такими изменениями трудно.

В наше время смартфоны с одним модулем камеры выпускают только очень уверенные в себе или совсем бюджетные производители. Даже относительно недорогие модели уже оснащаются двумя модулями камеры.

В этом есть масса плюсов. Самый очевидный из них в том, что они могут иметь разные настройки фокусного расстояния. Например, ZTE Axon 9 Pro позволяет снимать не только обычные фото, но и широкоугольные — с углом обзора 130 градусов. Это может очень пригодиться, когда надо сфотографировать большую компанию, крупное здание с небольшого расстояния или панораму природы.

Особенности ночной съемки

Вечером или ночью, то есть в условиях недостаточной освещенности, правила фотосъемки существенно отличаются от применимых ярким солнечным днем. Если интенсивность света недостаточная, то требуется длительная выдержка, чтобы кадр был достаточно хорошо экспонирован. Так как при длительной выдержке сильно возрастает вероятность смазать кадр, то нужно позаботиться о том, чтобы камера в момент съемки не двигалась.

Один из приемов ночной съемки — это увеличение чувствительности матрицы камеры. При увеличении чувствительности нужно следить за тем, чтобы «шумы» матрицы не ухудшили изображение.

Для ночной съемки можно, конечно, использовать встроенную вспышку. Но следует учитывать, что она «выхватывает» из темноты близко расположенные объекты. При этом фон становится неразборчивым и темным. Огни на заднем плане уже не получится передать.

Создание фотографий в разных условиях

Практическая состоит из 2 частей:

1. Фотографирование местности в ночное время суток;
2. Анализ фотографий;

Для эксперимента мне понадобился:

· Iphone 11.

Целью работы является изучение ночной съемки со стороны физики, а также демонстрация применения этой съемки в жизни и сравнение этих фотографий для понятности изученного материала.

Фотографии

На рисунке 1 и рисунке 2 изображены фотографии сделанные студентом на телефон. На рисунке 1 включен режим ночной съемки, а на рисунке 2 его нет. В сравнении этих фотографий видно, что на рисунке 2 цвета передаются тусклее.

Снимок экрана

На рисунке 3 сверху изображен секундомер. Это время выдержки, при которой фотография будет получать свет от источников. Чем больше этого времени тем ярче фотография получится. Работает это все по принципу, показанному на рисунке 5. Свет проходит через диафрагму, освещая картинку.

Фотографии

Рисунки 6 и 7 были сделаны в другом месте, где было больше источников света чем на рисунках 1 и 2, чтобы подтвердить влияние света при съемке.

На рисунке 6 включен режим ночной съемки, а на рисунке 7 он выключен. На рисунке 6 более отчетливее видно цвета и само изображение выглядит ярче, если сравнивать его с рисунком 7, что подтверждает влияние света на ночной снимок.

Анализ фотографий

Заключение

Изучив теоретический материал, а именно что такое ночная фотография, историю создания фотографии, а также принцип ее действия можно сказать, что каждый человек, у которого есть телефон в кармане, сможет сделать ночные снимки.

В ходе исследовательской работы, стало известно о принципе фотографии. А также влияния света, величины диафрагмы и установленной выдержки на фотографию.

Фотография, с развитием науки улучшается, так же появляются новые ее виды. С помощью фотографий, люди могут развиваться, узнать и увидеть что-то новое и познавательное.

Фотография -это неотъемлемая часть в нашей жизни. Каждый вид фотографии по-своему важен и интересен.

Для написания данной работы были использованы ресурсы сети Интернет

Как получается фотография физика

Код баннера:

Исследовательские работы и проекты

Проект "Законы физики в фотографиях"

В ученической исследовательской работе по физике на тему «Законы физики в фотографиях» автор рассказывает о проявлении физических законов в фотографии, а также рассматривает практическое применение когерентности света и цветовой температуры в профессиональной фотографии.

Подробнее о работе:

В ходе учебного исследовательского проекта по физике «Законы физики в фотографиях» учащаяся наглядно продемонстрировала, как природные световые явления отражаются на фотоснимках, и как на это влияет качество и характер света. Происходящее на снимках, представленных в работе, настолько невероятно, что кажется, они нарушают все мыслимые законы физики. Но, оказывается, именно знание основных правил из курса физики позволяет делать удивительные вещи, которые раньше мы видели только в сказках и фильмах со спецэффектами.

Оглавление

Введение
1. Теоретический фундамент физики света.
1.1. Физика в фотографии.
2. Практическое применение физики в профессиональной фотографии.
2.1. Практическое применение когерентности света, цветовой температуры.
Заключение
Список использованной литературы

Введение

Свет, посылаемый небесными телами, позволил определить расположение и движение Солнца, звезд, планет, Луны и других спутников. Исследования световых явлений помогло создать приборы, при помощи которых узнали о строении и даже составе небесных тел, находящихся от Земли на расстоянии многих миллиардов километров.

По наблюдениям в телескоп и фотографиям планет изучили их облачный покров, особенности поверхностей, скорости вращения. Можно сказать, что наука астрономия возникла и развивалась благодаря свету и зрению.

В современной жизни мы сталкиваемся с явлениями, в основе которых лежит интерференция света. Интерференция — одно из ярких проявлений волновой природы света. Это интересное и красивое явление наблюдается при определенных условиях: при наложении двух или нескольких световых пучков.

Интенсивность света в области перекрытия пучков имеет характер чередующихся светлых и темных полос, причем в максимумах интенсивность больше, а в минимумах меньше суммы интенсивностей пучков.

Актуальность исследования. В эпоху глобализации освоение космического пространства становится важной составляющей общей стратегии развития человечества. Научно-технический прогресс XXI века, оказывающий мощное воздействие на человека, общество и природу, немыслим без активного использования — космических технологий и материалов. Работы К. Э. Циолковского в развитии космонавтики являются своего рода наставлением по космонавтике XXI века. Колонизация звездных систем: реальные проблемы и перспективы.

Целью и задачей проектной деятельности является рассмотрение оптических атмосферных явлений и их физической природы. Из – за ограниченного объема работы, в ней описывается лишь некоторая часть подобных явлений, таких как объяснение цвета неба (не затрагивая время утренней и вечерней зори), радуги, гало, «ложных солнц», миражей и полярных сияний. Данные явления описаны в работе достаточно подробно. Менее подробно описаны явления возникновения солнечных столбов, призраков Броккена, венцов, огней святого Эльма и блуждающих огоньков.

Объектом исследования физические природные явления, которые запечатлены на фотографиях.

Предметом исследования является оптические физические эффекты, их структура природа возникновения.

Методы исследования строится на общенаучных методах, а также принципах системного подхода, включая сравнительно-исторический метод, метод анализа процесса принятия решений, отчасти метод аналогий.

Теоретическая и практическая значимость работы заключается в том, происходящее на таких снимках (представленных в работе) настолько невероятно, что кажется, они нарушают все мыслимые законы физики. Но, оказывается, именно знание основных правил из курса физики позволяет делать удивительные вещи, которые раньше мы видели только в сказках и фильмах со спецэффектами.

Виртуальные путешествия никто не отменял: смотрите на эти потрясающие фотографии и сохраняйте идеи, куда однажды отправитесь, чтобы сделать такие снимки лично, ключевая задача дать объяснение эффектам природы.

Структура проекта состоит из введения, двух глав, четырёх разделов, заключения и библиографии. Общий объем — 19 стр.

Свет. Источники света

Свет является основным выразительным средством. От участия в управлении световыми потоками, во многом зависит степень участия автора в создании произведения. Кроме того, изменяя силу, направление и качество света, автор свободен в своих высказываниях относительно объекта съемки, и может трактовать образ модели, не вторгаясь в ее внутренние переживания.

Иными словами возможность управления светом позволяет режиссировать внутрикадровое пространство и расставлять авторские акценты при интерпретации образа снимаемого объекта или модели.

Теоретический фундамент физики света:

• Количество освещения (экспозиция) — это произведение освещенности (фотослоя) на время освещения (выдержку). Единицей измерения является люкс-секунда (лк-с). [3]
• Люкс (обозначение: лк, lx) — единица измерения освещённости в системе СИ.
• Люкс равен освещённости поверхности площадью 1 м², при световом потоке падающего на неё излучения равном 1 лм.
• Проще говоря, люксами измеряют освещённость поверхности, на которую попадает свет. Для определения освещенности применяют приборы, называемые люксметрами.

• Наиболее благоприятная освещенность составляет 200 люкс.
• Все познаётся в сравнении:
• Автомобили включают ближний свет при освещённости — 250-200 люкс
• Городское освещение — 3-2 лк.

Фото сделаны лично мной:

Само освещение бывает направленным, рассеянным и комбинированным.

Направленный свет — свет, дающий на объекте резко выраженные света́, тени и в некоторых случаях блики.

Рассеянный свет — свет, равномерно и одинаково освещающий все поверхности объекта, вследствие чего на них отсутствуют тени, блики и рефлексы.

Комбинированное освещение представляет собой сочетание направленного и рассеянного света.

Уменьшение общей освещённости изменяет соотношение между яркостями свето́в и теней: яркость свето́в убывает быстрее, чем теней. Это происходит за счёт некоторого освещения теней рассеянным светом. Таким образом, уменьшение общей освещённости вызывает одновременно и уменьшение контраста. Динамика космической. полёта учитывает не только воздействия природных сил (гравитации, давления солнечного света, атмосферы планет и др.), но и активные целенаправленные воздействия самого КА (работу двигатель. установки, аэродинамикой. органов управления и т. п.).

Раздел динамики космической. полёта, связанный с анализом и расчётом траекторий КА по орбитам и/или в межпланетном пространстве, называют астродинамикой. Определение активных воздействий, направленных на выполнение целевых задач полёта КА (напр., сближение на орбите, облёт планеты и др.), требует оптимизации траекторий полёта с учётом большого комплекса проблем (различные возмущающие факторы, длительность полёта, условия связи и передачи телеметричные. информации и т. п.).

История пилотируемых космич. полётов началась с разработки одноразовых кораблей («Восток», «Восход», «Меркурий», «Джемини», «Союз», «Аполлон»). Новые технологии позволяют создавать многоразовые спускаемые КА как с сохранением внешней формы одноразовых аппаратов (торможение у поверхности Земли осуществляется двигательной установкой или управляемым парашютом), так и крылатые спускаемые аппараты в форме планёра («Спейс шаттл», «Буран»).

Третьей державой, имеющей пилотируемые корабли, стал Китай. 15–16.10.2003 выполнен первый полёт китайского тайкунавта (Ян Ливэй) на корабле «Шэнь-чжоу». С тех пор в космосе побывало 10 китайцев, в том числе 2 женщины. Китайцы вышли в открытый космос, совершили стыковку кораблей.

Кратковременные полёты в космос не позволяли проводить длительные эксперименты, поэтому были созданы новые космические. сооружения больших размеров – орбитальные космические. станции, к которым могут пристыковываться др. КА (для того чтобы привезти грузы, сменить экипаж, доставить на Землю результаты экспериментов и др.). Создание орбитальных космических станций началось в 1971 с вывода на орбиту станции «Салют» (СССР).

Для обеспечения полета МКС в настоящее время используются транспортные корабли «Союз» и грузовые корабли «Прогресс». По программе МКС европейцы создали грузовой корабль ATV. С 2008 по 2015 они запустили 5 кораблей ATV. В настоящее время (на 2016) программа прекращена. Ведётся доработка ATV под пилотируемый вариант. Японцы тоже сделали грузовой корабль HTV для программы МКС.

Космические исследования дают огромный теоретический и экспериментальный материал для развития наших знаний о Вселенной, Земле, происхождении планет, строении вещества.

Как итог к данному разделу можно уверенно утверждать, что, несмотря на многие проблемы, на своем пути, космонавтика развивается, неуклонно движется вперед и добивается всё новых и новых успехов, хотя и не столь бурными темпами, как в первые годы космической эры.

Чтобы сохранить свои позиции России тоже необходимо как можно быстрее разработать реальный перспективный план и неукоснительно его выполнять, а не кидаться из стороны в сторону в надежде на сиюминутную поддержку зарубежных заказчиков.

Практическое применение физики в профессиональной фотографии

Рассеянный свет — свет, равномерно и одинаково освещающий все поверхности объекта, вследствие чего на них отсутствуют тени, блики и рефлексы.

Комбинированное освещение представляет собой сочетание направленного и рассеянного света.

Уменьшение общей освещённости изменяет соотношение между яркостями светов и теней: яркость светов убывает быстрее, чем теней. Это происходит за счёт некоторого освещения теней рассеянным светом. Таким образом, уменьшение общей освещённости вызывает одновременно и уменьшение контраста.

Освещение является простым, если свет имеет одно направление, и сложным, если он идет по нескольким направлениям, от двух и более источников.

Освещение будет жёстким, когда источником света является вольтова дуга или электролампа без арматуры; смягчённым — если он заслонен полупрозрачным экраном (из бумаги, молочного стекла, лёгкой ткани), и мягким — когда он заключён в широкий софит с полупрозрачным экраном.

Схема 1 (Вольтова дуга)

Правильно подобранное освещение позволяет наиболее полно передать эмоциональный характер сцены, выражения лиц действующих персонажей, окружающую их обстановку. Именно благодаря освещению мы воспринимаем пространство и объекты на плоском экране объемными.

Схема 2 (Пространственный эффект).

Как итог можем отметить, обеспечивающие освещение при проведении видео- и телесъемок, играют такую же важную роль, как звукорежиссеры при подготовке радиопередач, так как именно их мастерство будет определять качество изображения.

Практическое применение когерентность света, цветовой температуры

Когерентность света. Когерентность характеризует качество света, его жесткость или мягкость. К сожалению, вероятно, именно потому, что это свойство света нельзя выразить в количественных единицах, при проведении съемок им чаще всего просто пренебрегают.

Цветовая температура. Цветовая температура (спектрофотометрическая или колориметрическая температура) — характеристика хода интенсивности излучения источника света как функция длины волны в оптическом диапазоне. Согласно формуле Планка цветовая температура определяется как температура абсолютно чёрного тела, при которой оно испускает излучение с той же хроматичностью (цветностью), что и рассматриваемое излучение. Характеризует относительный вклад излучения данного цвета в излучение источника, видимый цвет источника. Применяется в колориметрии, астрофизике (при изучении распределения энергии в спектрах звёзд). Измеряется в кельвинах и миредах.

Цветная фотоплёнка выпускается для определённых фиксированных цветовых температур источника света. Слайдовая плёнка может выпускаться сбалансированной для просмотра на проекторе с определённой цветовой температурой. Например, слайдовая плёнка для съёмки при дневном свете, но для просмотра при свете лампы накаливания. На цифровых фотоаппаратах нередко предустанавливается желаемая цветовая температура сюжета съёмки. В некоторых случаях цветовую температуру можно переопределить при дальнейшей обработке цифрового снимка. Теперь же рассмотрим жесткий свет.

Схема 3 (Жесткий свет)

Свет, который излучает небольшой точечный источник, состоит из относительно параллельных лучей. Его строение обуславливает жесткое, ясно очерченное и резкое представление освещаемого объекта. Источниками жесткого света являются электрические лампы с чистым не матовым стеклом, лучевые прожекторы и солнце, находящееся в зените в ясный безоблачный день.

При освещении жестким светом объект съемки отбрасывает четко очерченную, хорошо различимую тень. Если таким светом осветить лицо, то он выявит и подчеркнет все дефекты, что это понравится человеку, которого вы снимаете, маловероятно. А вот если требуется, например, показать текстуру выделанной кожи или искусную огранку драгоценного камня, то жесткий свет окажется самым подходящим освещением. Для получения жесткого света можно использовать различные осветительные устройства, в том числе лучевые или эллипсовидные прожекторы.

Схема 4 (Мягкий свет)

Мягкий (рассеянный) свет позволяет скрыть неровности поверхности и детали изображения. Наиболее эффективно это позволяют сделать приборы, в которых предусмотрена возможность регулировки ширины угла светового потока. Для рассеивания и смягчения светового луча перед источниками света обычно устанавливают стеклянные рассеиватели (диффузоры), но, смягчая свет, они снижают его интенсивность. При производстве телепрограмм источники мягкого освещения применяют для создания больших ровных световых зон.

При натурных съемках для получения мягкого освещения используют отражатели. Самые простые из них – складные зонты с белой или серебристой внутренней поверхностью. Мягкий свет маскирует складки, морщины и прочие дефекты кожи, его следует использовать в тех случаях, когда нужно приукрасить объект съемки.

Если источник мягкого света расположить рядом с камерой, то мы получим неконтрастное освещение, которое позволит сгладить все детали на поверхности снимаемого объекта. Такое освещение часто используют при съемках очень крупных планов, чтобы скрыть тени или ненужные детали, но при этом объект съемки приобретает некоторую безразмерность и безжизненность.

Очень мягкое освещение

Вид освещения сказывается на очертании теней и характере рельефа. При жёстком освещении границы теней очень точно очерчены, а рельеф объекта преувеличивается — создается впечатление, что все впадины углубились. Смягчённое освещение размывает контуры теней и уменьшает рельефность объекта. Мягкое освещение ещё более увеличивает этот эффект.

Если источник света близко расположен к освещаемому телу, то тени будут конусообразными и резко очерченными. Если два источника света посылают в пространство взаимно перекрещивающиеся лучи, то они дадут тень и полутень, которые смягчат контраст изображения.

Лучи, падающие на поверхность объекта под углом больше 45°, дают прямое освещение, а под меньшим — косое.

Косое освещение подчёркивает форму предметов и хорошо выявляет их детали. Его разновидностью является скользящее освещение, когда угол падения на поверхность объекта близок к нулю градусов. Скользящее освещение особенно чётко выявляет фактуру объекта. Для смягчения контраста при скользящем освещении дают дополнительное прямое освещение объекта съёмки, но от более слабого источника света, чем источник скользящего освещения.

В некоторых случаях из-за технических возможностей видеоаппаратуры при съемке могут быть утрачены важные детали. Чтобы избежать подобных потерь, следует использовать очень мягкое освещение.

Вид освещения сказывается на очертании теней и характере рельефа. При жёстком освещении границы теней очень точно очерчены, а рельеф объекта преувеличивается — создается впечатление, что все впадины углубились. Смягчённое освещение размывает контуры теней и уменьшает рельефность объекта. Мягкое освещение ещё более увеличивает этот эффект.

Если источник света близко расположен к освещаемому телу, то тени будут конусообразными и резко очерченными. Если два источника света посылают в пространство взаимно перекрещивающиеся лучи, то они дадут тень и полутень, которые смягчат контраст изображения.

Лучи, падающие на поверхность объекта под углом больше 45°, дают прямое освещение, а под меньшим — косое.

Косое освещение подчёркивает форму предметов и хорошо выявляет их детали. Его разновидностью является скользящее освещение, когда угол падения на поверхность объекта близок к нулю градусов. Скользящее освещение особенно чётко выявляет фактуру объекта. Для смягчения контраста при скользящем освещении дают дополнительное прямое освещение объекта съёмки, но от более слабого источника света, чем источник скользящего освещения.

Во время съемок осветительные приборы используют для получения четырех видов освещения: основного, заполняющего, заднего и фонового.

Представленная фотография была сделана при освещении с трех точек, и, как правило, такой способ организации освещения гарантирует получение качественных снимков.

Если внимательно посмотреть на фотографию, то можно определить, что при съемке были использованы четыре источника:

• один слева (основной, или направленный свет);
• один справа (заполняющий свет, интенсивность светового потока которого была уменьшена с помощью диммера);
• один направлен на волосы (задняя подсветка);
• один для подсветки фона (фоновое освещение).

По черно-белым фотографиям или кинокадрам значительно легче определить, как было организовано освещение при съемке, так как световые эффекты четче проявляются, когда нет отвлекающего воздействия цвета. Суммарное воздействие, которое оказывается этими четырьмя источниками света, приводит к достижению оптимального эффекта, но они должны быть правильно размещены и для каждого из них должна быть задана нужная яркость и качество (когерентность).

Представленная на рисунке схема называется "освещением с трех точек", хотя, как вы уже наверняка заметили, в ней задействовано четыре источники света. Дело в том, что источник фонового света при такой схеме освещения не направлен на объект съемки, поэтому его и не учитывают в названии.

Основной свет.

Основной, или направленный свет служит для освещения объекта съемки и позволяет максимально раскрыть его внешний облик. Его когерентность должна быть промежуточной между жестким и мягким светом. В студиях в качестве источников основного света часто применяют осветительные приборы с линзами Френеля.

При расположении осветительных приборов по схеме освещения с трех точек угол, под которым должен падать основной свет на объект съемки от источника, расположенного слева или справа от камеры, должен составлять 30°-45°.

При съемке представленной выше фотографии девушки, источник основного света был расположен так, как показано на рисунке.

Установка осветительного прибора, используемого в качестве основного света под углом 45° относительно объекта съемки (как показано на рисунке), позволяет наилучшим образом выявить фактуру поверхности и придать объекту съемки объемность.

Если в съемках объекта задействовано несколько камер, то положение источника основного света следует определять относительно той камеры, которая снимает крупным планом.

Выбор стороны, с которой должен быть расположен источник основного света, от снимаемого объекта будет зависеть от следующих факторов:

• с какой стороны профиль человека выглядит лучше: нужно подчеркнуть выигрышные моменты и сгладить имеющиеся дефекты;
• дополнительных источников освещения (окно, настольная лампа и др.): если они есть, то основной свет должен падать в том же направлении, что и свет от дополнительных источников,
• согласованности освещения: лица близко сидящих персонажей должны быть освещены с одной стороны, иначе они будут выглядеть несколько странно
• реальной ситуации: если с одной стороны от объекта съемок "на натуре", расположена стена, и выдержать угол в 45° невозможно, то разумнее поместить источник основного света с другой стороны.

В период подготовки к съемке обязательно следует обсудить с режиссером, какая из камер будет чаще снимать крупным планом.

Нужно стараться всегда использовать разумное количество осветительных приборов, не нужно стремиться в припадке безумной активности размещать их под любыми углами относительно камеры, чтобы осветить все тени. Даже при работе в студии, где предусматриваются многочисленные зоны освещения, надо постараться решить задачу с минимальным количеством источников света.

Экспериментальная схема работы со светом на фотографиях

В кинопроизводстве для освещения масштабных сцен порой используют 100 и более приборов, но при этом главного героя, которого снимают крупным планом, все равно освещают источниками света, расположенными только в трех точках. Простая основополагающая схема освещения будет лучшим решением и в этом случае, а дополнительные осветительные приборы могут привести лишь к путанице. Поэтому при установке света следует соблюдать еще одно правило: чем проще схема расположения осветительных приборов, тем лучше результат.

Как итог можем отметить, что при правильном расположении источника основного света в глазах снимаемых персонажей появляются, так называемые "искорки", которые оживляют их изображение. Стоит обратить внимание на отблески в глазах модели на фотографии, приведенной в начале статьи. А вот осветительные приборы, установленные везде, где только можно, приведут к появлению в глазах объекта съемки такого количества отблесков, что их изображение станет безжизненным.

Заключение

В фотографии утвердились следующие жанры: пейзаж, натюрморт, свадебная фотография, портрет, архитектурные снимки, интерьер, жанровая фотография, репродукция, фоторепортаж, панорамная фотография.

Как только не называют XX век – и веком атома и веком космоса, а еще генетики, химии и т.д. И мало кто задумывается над тем, какую роль в достижениях всех этих наук сыграла фотография, а ведь сейчас без нее исследователи не могут ступить и шагу.

Не только исследователи, но и деятели искусств – ведь в основе кинематографа тоже лежит фотография, да и полиграфические технологии без нее не возможны. Современная фотография находит все большее применение в науке, технике и повседневной жизни.

А ведь начиналось все довольно скромно, можно сказать, на бытовом уровне и невозможно было предположить, насколько широко будут возможности использования фотографического метода. С помощью фотографии били получены снимки планет, изображения живой клетки и кристаллической решетки минералов, изображения элементарных частиц, составляющих атом.

Фотография сочетает в себе оптику, точную механику и тонкую химическую технологию, а со стороны технической и художественной – теорию композиции, эстетику и теорию восприятия.

Межу тем надо заметить, что фотография стала еще и очень перспективным рынком: на сегодня этот бизнес считается одним из самых прибыльных. Он стоит на четвертом месте в мировой табели о рангах, обгоняя по доходности книгоиздание, туризм и даже автомобильную промышленность.

Изобразительное искусство сопровождает человека с древних времен, претерпевая множество метаморфоз. При всех различиях, существующих между живописью, графикой, скульптурой, художественной фотографией, всем им свойственны и некоторые общие черты: они способны передавать многообразие и сложность жизни, всю ее динамичность через изображение одного события или момента.

Специфические особенности изобразительного искусства своеобразно раскрываются в каждом отдельном его виде. Искусство фотографии сохраняет прочное место в семье искусств. Фотография и искусство – сочетание этих слов даже в настоящее время еще нередко вызывает недоумение. Слово «фотография» и в настоящее время нередко рассматривается как нечто несовместимое с подлинным искусством.

Младшая ветвь в семье изобразительных искусств — художественная фотография не имитирует ни живописи, ни графики, в тоже время владеет своим особым «языком». В отличие от живописи, фотограф-художник не прибегает к помощи деталей, созданных воображением. Во всех случаях объект изображения находится непосредственно перед глазом фотографа. Он использует те детали, те их сочетания, которые существуют в самой жизни, но это не означает бездумного перенесения фактов на пленку.

Художественная фотография является результатом творчески осуществляемого отбора, отделения главного от второстепенного, существенного от незначительного и случайного. «Отсечением всего лишнего» занимается художественная фотография. Фотограф становится художником только тогда, когда он начинает глубоко понимать и правильно оценивать явления жизни, правильно устанавливать соотношения между ними, видеть место, которое каждая из них занимает.

В результате такой оценки художник, творящий средствами фотоискусства, выделяет наиболее характерные стороны действительности и тем самым воссоздает типичные, полные глубокого смысла картины жизни. Подлинный художественный фотоснимок, подобно картине или гравюре, в статичном изображении жизни позволяет ощутить всю ее прелесть, ее движения, ее прошлое и будущее.

Средства искусства фотографии опираются на технику, которая не сводится к чисто механическому фактору: средства техники приобретают значение художественных изобразительно выразительных средств. Создание колорита, объема изображаемых явлений, выделение главного и существенного достигаются средствами физики (оптики) и химии, но именно ими (колоритом, светом и так далее.) в значительной мере обусловлено художественное звучание снимка.