Фотографія - світлопис

    Світло малює!

Вислів "живопис світлом" перекладається як "фотографія". Фотографія (від грецьких фото  —  світло, граф  — малюю, пишу)  — малювання світлом, світлопис —  була відкрита не відразу і не однією людиною. У цьому винаході  праця вчених багатьох поколінь різних країн світу.

Люди давно прагнули знайти спосіб отримання зображень, який не вимагав би довгої та стомливої праці художника.

З давніх-давен було помічено, що промінь сонця, проникаючи крізь невеликий отвір у темне приміщення, залишає на площині світловий малюнок предметів зовнішнього світу. Вони  зображуються в точних пропорціях і кольорах, але в зменшених, порівняно з натурою, розмірах та в перевернутому вигляді. 

Перші згадки про камеру-обскуру зустрічаються ще в V столітті до н. е. Саме тоді китайський філософ Мі Ті розповів світові про виникнення зображення на стіні темної кімнати. У IV столітті грецький філософ Аристотель помітив, що сонячне світло, яке проходить через просвіти між листям, проєктує на землю зображення сонячних затемнень. Це явище також відзначив грецький математик VI століття та співавтор собору Святої Софії Антемій із Траллеса, який використовував у своїх експериментах своєрідну камеру-обскуру. У IX столітті арабський філософ, математик, лікар і музикант Аль-Кінді також експериментував зі світлом та шпильковим отвором.

Арабський фізик і математик X століття Ібн аль-Хайтам (Альхазен) зробив висновок про лінійність поширення світла. У Середні віки камера-обскура була знову «відкрита» англійським філософом і дослідником природи Роджером Беконом (1217—1294), а в 1279-му році архієпископ Кентерберійський Джон Пенхам висловив думку, що за допомогою камери-обскури можна спостерігати за рухом Сонця.

Камера-обскура — чудовий винахід, але зображення, що отримують за її допомогою, не зберігаються.

Ярошенко Аріна, 10 Аі

Фотографія стала невід'ємною частиною сучасної культури, об’єднуючи в собі тонкощі науки та виразність мистецтва. Відслідкуємо історію цього винаходу людства.

За допомогою камери-обскури зображення можна було отримати і спостерігати, але його неможливо було зберегти. Проблемою аж до початку XIX століття залишався механізм фіксації отриманого оптичного зображення на якомусь світлочутливому матеріалі. 

Фотографія зародилась на межі двох наук — оптики й хімії, адже для одержання відбитків потрібно було вирішити два складні завдання. По-перше, необхідно було мати особливу світлочутливу пластинку, здатну сприймати й утримувати на собі зображення. По-друге, потрібно було знайти спеціальний прилад, який би чітко проєктував зображення об'єктів, що знімають, на цю пластинку. І те й інше вдалося створити лише після багатьох спроб і помилок. Чудо фотографії не відразу далося людям у руки, і в різний час багато винахідників з різних країн із захопленням займалися цією проблемою. 

Фабриціус досліджував це явище,  у своїй книзі про метали, виданій 1556 року, він повідомив, що за допомогою лінзи одержав зображення на поверхні осаду, відомого тепер під назвою хлористого срібла, і що зображення це ставало чорним або сірим залежно від тривалості освітлення його сонячними променями. Це був перший дослід в історії фотографії. 

Аргентум хлорид розкладається при кімнатній температурі під дією світла: 2AgCl → 2Ag + Cl2

1824 року Ньєпсу вдалося вирішити завдання закріплення зображень, одержуваних у камері-обскурі. На відміну від своїх попередників він працював не з хлористим сріблом, а робив експерименти з гірською смолою.  (bitumen — гірська смола, нафта) — тверді або смолоподібні продукти, що представляють собою суміш вуглеводнів та їхніх азотистих, кисневистих, сірчистих і металовмісних похідних. Бітуми не розчинні у воді, повністю або частково розчинні в бензолі, хлороформі, сірковуглеці та ін.

Гірська смола під дією світла має здатність змінювати деякі свої властивості. Наприклад, на світлі вона переставала розчинятися в деяких рідинах, у яких розчинялася в темряві. Покривши шаром гірської смоли мідну пластинку, Ньєпс уставляв її в камеру-обскуру й поміщав у фокус збільшувального скла. Після досить тривалої дії світла пластинку виймали й занурювали в суміш нафти з лавандовим маслом. На місцях, на які подіяло світло, гірська смола залишалася недоторканою, а на інших вона розчинялася в суміші. Таким чином, місця, повністю покриті смолою, представляли освітлені місця, а покриті лише почасти — півтіні. На одержання малюнка було потрібно не менше 10 годин, тому що смола змінювалася під дією світла дуже повільно

21 травня 1831 року Луї Дагер  повідомив Ньєпсу, що світло сильно діє на йодисте срібло (AgI). Виходило слабке зображення, яке можна було трохи покращити, промивши пластинку гарячим розчином кухонної солі (NaCl) або гіпосульфіту (Na2S2O3).

   Кажуть, що виявив він це, забувши ложку на срібній платівці, залитій йодом, — під впливом світла на ній залишилося зображення ложки. Ньєпс також отримав зображення в камері-обскурі на шарі срібла йодистого, але повторити дослід не зміг.

У 1835 році Дагер відкрив дію парів ртуті на приховане фотографічне зображення і фіксуючу дію гарячого розчину хлористого натрію (NaCl) або гіпосульфіту  (Na2S2O3).

10 серпня 1839 року в Парижі відбулися великі збори Французької академії наук. Тут було оголошено, що Дагер відкрив спосіб проявляти й закріплювати фотографічні зображення. Повідомлення це було шокуючим для сучасників. Увесь світ обговорював можливості, що відкрилися завдяки новому досягненню людської думки. Французький уряд купив секрет винаходу Дагера.

Незабаром у продажі з'явилися набори для фотографування за способом Дагера.

Інакше обличчя виходили розмитими, а то й узагалі в людини з’являлося декілька голів. 

Робота дагеротипіста починалася з очищення й полірування посрібленої  мідної пластинки. Ця робота повинна була проводитись дуже ретельно: спочатку за допомогою спирту й вати, а потім  —  окису заліза й м'якої шкіри. Ні в якому випадку не можна було доторкатися до пластинки пальцем. Остаточне полірування робилася вже безпосередньо перед зйомкою. Після цього срібну  пластинку робили чутливою до світла. Для цього її в темряві клали в ящик з сухим йодом. Залежно від того, що збиралися знімати  —  ландшафт або портрет  —  тривалість обробки парами йоду була неоднаковою. Після цього пластинка на кілька годин ставала світлочутливою, її поміщали в касету, яка являла собою невелику плоску дерев'яну шухлядку із двома рухливими стінками — задня відкривалася на шарнірах у вигляді дверцят, а передня  —  піднімалася нагору і вниз спеціальними пазами. Між цими дверцятами й перебувала пластинка.

Після закінчення зйомки касету закривали й відправлялися в темну кімнату. Тут при світлі свічки пластинку виймали. На ній можна було побачити ледь помітне зображення предмета. Щоб воно зробилося чітким і ясним, його необхідно було виявити. У дерев'яний ящик з мідним дном виливали небагато ртуті й поміщали в нього пластинку зображенням донизу. Щоб прискорити процес, унизу поміщали палаючу спиртову лампу. Ртуть починала інтенсивно випаровуватися і проявляла зображення. Дагеротипіст спостерігав за цим процесом збоку через спеціальне віконечко. Після того, як зображення проявлялося досить чітко, пластинку виймали. Там, де світло подіяло найбільш сильно, сполука йоду зі сріблом слабшала найбільше, і тому ртуть проступала тут дрібними крапельками, які утворювали білу поверхню. У півтонах для ртуті існувало більше перешкод, а в темних місцях ртуть зовсім не могла пристати на шар йодистого срібла, що не розклався. Тому півтіні виходили більш-менш сіруватими, а чисте срібло здавалося зовсім чорним.

Для видалення залишків йодистого срібла, що не прореагувало, пластинку треба було міцно закріпити. Для цього її поміщали в розчин сірчанокислого натру. Нарешті пластинку промивали у воді й сушили. У результаті всіх цих маніпуляцій отримували на пластинці вражаюче чітке зображення, у якому кожна деталь передавалася з разючою виразністю. Але для того, щоб зображення зберігалося довше, його треба було зміцнити. Для цього пластинку обливали слабким розчином хлористого золота й кип'ятили в спиртовому полум'ї. При цій реакції хлор хлористого золота з'єднувався зі сріблом, а золото виділялося у вигляді металу й покривало зображення найтоншою запобіжною плівкою. Ця операція також усувала неприємну дзеркальність срібла.

Так з'явилася фотографія... Це було не тільки стомлююче, але й досить шкідливе для здоров'я заняття. Проте у фотографії відразу виявилось багато гарячих шанувальників і ентузіастів. Вони готові були годинами вдихати пари йоду або ртуті, із захопленням спостерігаючи за тим, як на пластинках таємничим чином проявляється зображення. Саме їм це мистецтво зобов’язане своїм стрімким удосконаленням.

У фотографії срібло, з'єднане з йодом, хлором і бромом, грало головну роль в одержанні зображення. Під дією світла сполуки розпадалися й срібло звільнялося у вигляді дрібних часточок, утворюючи речовину, що малює точно так само, як у дагеротипії ртуть. Усі хімічні реакції, що проходять при фотографуванні, можна продемонструвати декількома простими дослідами. Якщо в пробірку з розчином повареної солі влити кілька крапель азотнокислого срібла, то в результаті реакції двох цих речовин утвориться білий молочний осад хлористого срібла. На сонячному світлі цей осад за короткий час утрачає своє біле світло й стає спочатку фіолетовим, потім сірим і, нарешті, —  чорним. Справа в тому, що під дією світла хлористе срібло розпадається, і при цьому виділяється металічне срібло. Однак цю зміну перетерплюють тільки ті шари, які знаходяться ближче до світла. Якщо додати до розчину кілька крапель сірчанокислого натру, більша частина хлористого срібла поступово розчиниться. Нерозчиненими залишаться тільки лусочки світла, що виділилося під дією металевого срібла. У цих реакціях представлений весь хід операцій у фотографії. 

У середині XIX століття на зміну попереднім методам прийшов вологий колодіонний процес, що передбачав використання спеціального розчину для обробки скляних пластин. Завдяки цьому процесу стало можливим створення негативів, що, у свою чергу, відкривало шлях до тиражування зображень.

Перевага методу полягала в тому, що один негатив дозволяв отримувати безліч копій одного й того ж зображення. Це сприяло масовому поширенню фотографії, зробивши її доступною для ширшого кола людей, а також заклало основу для розвитку репортажної та документальної зйомки.

Ці інновації не лише змінили технічні параметри фотографування, а й призвели до того, що фотографія стала основним інструментом документування історичних подій та повсякденного життя.

Зображення, отримані цифровим фотоапаратом, можуть бути завантажені в комп'ютер, передані мережами, переглянуті на екрані монітора або надруковані на паперовому носії за допомогою принтера.

На відміну від плівкових фотоапаратів, цифрові не вимагають лабораторної обробки фотоматеріалу і за наявності вбудованого рідкокристалічного дисплея дозволяють негайно оцінити результат зйомки. Крім того, невдалі знімки можуть бути відразу видалені з карти пам'яті, а в деяких моделях  —  і відредаговані безпосередньо в камері. 

У майбутньому у фотографуванні можна очікувати подальшої інтеграції штучного інтелекту, доповненої реальності та інших передових технологій.

Кутняк Павло, 10Ал

Макро- та мікрофотографія — це особливі види фотографії, які дозволяють побачити те, що недоступно нашому оку в повсякденному житті. Макрофотографія дає змогу зняти об'єкти на дуже близькій відстані, показуючи їхні деталі, які зазвичай залишаються непоміченими. Мікрофотографія ж дозволяє досліджувати ще менші об'єкти, наприклад, клітини або мікроорганізми, використовуючи спеціальні мікроскопи. Ці напрямки фотографії відкривають нам новий світ, сповнений дивовижних і незвичних форм. Ми розглянемо, як ці техніки використовуються в науці, мистецтві та повсякденному житті.

Макро- та мікрофотографія мають широке застосування в різних сферах життя. У науці вони використовуються для досліджень в біології, медицині, матеріалознавстві та інших галузях. Наприклад, мікрофотографія допомагає вивчати структуру клітин, бактерій, а також процеси, які не можна побачити неозброєним оком. Макрофотографія часто застосовується в екології для вивчення комах, рослин та їхніх особливостей.

У мистецтві ці техніки дозволяють створювати унікальні та захоплюючі зображення, які відкривають нові горизонти для творчості. Завдяки макро- та мікрофотографії можна побачити красу, яку зазвичай не помічаємо, як, наприклад, деталі квітів або текстури поверхні предметів.

У повсякденному житті макрофотографія часто використовується для створення привабливих зображень у рекламі, дизайні, а також для збереження спогадів про дрібні, але важливі моменти життя, які можна побачити лише на близькій відстані.

Мікрозйомка — це вид фотографії, який дозволяє знімати об'єкти під сильним збільшенням, розкриваючи світ, недоступний людському оку. Для цього використовуються мікроскопи або спеціальні камери з високою оптичною потужністю.

Ця техніка дає змогу досліджувати структуру тканин, клітин, мінералів або навіть бактерій. Мікрозйомка має велике значення в науці, медицині та освіті, адже допомагає вивчати мікроскопічні організми та матеріали.

Для мікрозйомки потрібні спеціальні інструменти, стабільне освітлення і часто комп’ютер для обробки зображень. Найвідомішим прикладом мікрозйомки є фотографії клітин або сніжинок, які демонструють складність та красу мікросвіту. Мікрозйомка відкриває перед нами нові горизонти, показуючи, що навіть найменші частинки природи є унікальними і дивовижними.

У свій час мені довелося познайомитись з обладнанням для мікродосліджень, у тому числі й з мікроскопами, які можуть робити знімки невидимих оку деталей об’єкта. На основі цих фото ЗД-конструктори розробляють об’ємні моделі, наприклад, мізків риби, а потім за допомогою ЗД-окулярів цими мізками можна мандрувати, детально вивчаючи кожен відділок. Це доволі захоплююча справа корисна для навчання та науки. Наведу кілька фото з лабораторії Інституту Вайцмана (Реховот, Ізраїль), де я торік був на екскурсії. Це лабораторія з досліджень  онкологічних захворювань.

Макрозйомка — це техніка фотографії, яка дозволяє знімати об’єкти дуже крупним планом,  показуючи деталі, невидимі неозброєним оком. Завдяки спеціальним об'єктивам або режимам камери, фотографи можуть досліджувати текстуру пелюсток квітів, дрібні деталі комах чи структуру крапель води.

Цей вид зйомки розвиває увагу до дрібниць і розширює уявлення про світ. У школах  макрозйомка часто використовується на уроках біології для вивчення рослин, комах чи мікроскопічних об'єктів.

Для макрозйомки потрібне гарне освітлення, штатив для стійкості камери та, за можливості, макрооб'єктив. Також корисно мати терпіння, адже якісна макрофотографія потребує часу та уваги до деталей. Макрозйомка — це не лише технічна майстерність, а й спосіб побачити красу звичного в  незвичному.

Цифрова макрофотографія виконується за допомогою макрооб'єктивів та цифрових повноформатних фотокамер.

У своїй роботі я використовую цифрову повноформатну камеру Nikon D850, об’єктиви Nikkor Micro 105mm/2.8 та  Nikkor 50mm/1.4. Узагалі, зараз навіть смартфони мають функцію макрофото, тому спробуємо ще й смартфон Xiaomi 14T Pro з вбудованим об’єктивом Leica.

На цьому фото можна побачити кашпо з цикламенами. Перше фото знято об’єктивом з фокусною відстанню 50 мм, друге фото  —  105 мм.

Мікро- та макрофотографія відкривають перед нами дивовижний світ деталей, які зазвичай непомітні неозброєним оком. Макрофотографія дозволяє побачити красу дрібних об'єктів, таких як комахи, квіти чи текстура поверхонь, тоді як мікрофотографія заглиблюється в мікросвіт, наприклад, у структуру клітин, бактерій чи тканин.

Ці технології мають практичне застосування в різних сферах. Наприклад, у медицині дерматоскоп використовується для огляду й фотографування утворень на шкірі, що допомагає діагностувати захворювання, зокрема меланому. У науці мікроскопічна зйомка дозволяє досліджувати тканини організмів чи структуру мінералів. У техніці макрозйомка застосовується для детального аналізу пошкоджень матеріалів чи механізмів.

Таким чином, мікро- та макрофотографія не лише розкривають унікальну красу невидимого світу, але й допомагають у розв’язанні важливих наукових та практичних задач.

Карпенко Арсеній, 9А

Куртмалаєва Лейла, 7Б

Предком сучасних фотографій з космосу були астрофотографії , або звичайні фото космосу, зроблені на Землі. Перші астрофотографії з'явилися в середині XIX століття завдяки тогочасним науковцям, або “джентльменам науки”, як їх тоді називали. Знімки робили за допомогою телескопів, але високою роздільною здатністю фотографії не відрізнялися  —  телескопи були надто великими і не могли довго фокусуватися на одному об’єкті, у той час як процес фотозйомки був дуже тривалим і доволі складним. 

Перші знімки мали велике значення для науки і техніки, оскільки вони дозволяли фіксувати зображення реального світу та зберігати їх для подальшого аналізу.

З часом технології фотографування значно удосконалилися. З'явилися нові камери та фотографічні методи, які дозволяли робити більш чіткі та детальні знімки. Це відкрило нові можливості для дослідження та документування навколишнього середовища, культурних об'єктів та важливих історичних подій.

Перші знімки поверхні Землі не лише стали основою для розвитку фотографії як мистецтва, але й відкрили нові горизонти для наукових досліджень.

Наразі фотографії космічного простору отримують за допомогою радіотелескопів. Зазвичай їх розташовують якнайдалі від будь-яких людських поселень, найчастіше в пустелях, горах, лісах, і якнайвище над рівнем моря. 

   До речі, фотографування в космосі має декілька особливостей:

1. Відсутність атмосфери  У космосі немає атмосфери, яка могла б розсіювати світло. Це означає, що світло може проходити без перешкод, зберігаючи свою яскравість та контрастність.

2. Високі енергії  Космічне світло часто має високі енергії, що дозволяє фотографувати далекі об'єкти, які інакше були б невидимими для нашого ока.

3. Розсіювання на зірках Світло від зірок може розсіюватися на пилових хвилях та інших космічних об'єктах, створюючи відблиски та відбивання, які можна знімати.

На даний момент Марс — це єдина планета,  на яку висаджувалися наші апарати. Через це більшість з наукових місій зараз спрямовані на вивчення саме цієї планети. Одним з найважливіших аспектів цього процесу є фотозйомка Марса, яка вимагає  зусиль багатьох інженерів і технологічних інновацій. Ці зображення допомагають нам краще зрозуміти природу Марса та інших планет Сонячної системи. Ми з’ясуємо, як NASA отримує фотографії найближчої до нас планети. 

Першим етапом, як я вже зазначав, є планування місії і збір апарата. Після ретельної розробки супутник запускається на ракеті-лаунчері із Землі. 

Подорож до Марса є доволі тривалою: від 6 до 9 місяців. Протягом усього польоту керівники та диспетчери постійно коригують курс із Землі. 

Найважчим і навіть критичним етапом є входження апарата в атмосферу Марса і його приземлення. Атмосфера Марса достатньо щільна, щоб при невеликій помилці супутник згорів у ній. Нерідко на Марсі трапляються пилові бурі, тож даний етап ще більше ускладнюється. Усе ж таки вже чимало супутників досягли поверхні Марса, тож це можливо. Космічні апарати, такі як ровери, використовують спеціальні системи уповільнення швидкості зниження, зокрема парашути і ракети-лендери. 

Ровери — це апарати, які дозволяють безпечне переміщення по твердій поверхні іншої планети. Вони оснащені різними пристроями вивчення, зокрема високоточними камерами. Під час керованої подорожі Марсом ровери роблять багато фотографій, які надсилаються до орбітального апарату.

Орбітальний апарат —  це модуль, який виходить на навколопланетну орбіту при входженні в атмосферу. Орбітальні апарати використовують як посередників між ровером і Землею. Вони приймають сигнали команд із Землі і передають їх роверу. У той самий час ровер передає світлини через орбітальний апарат до нас.  Знімки доходять до Землі відносно швидко — за кілька годин.  

Після отримання фотографій починається обробка й аналіз. Обробка включає видалення шумів, корекцію кольорів та інші технічні процедури для поліпшення якості зображень. 

Весь алгоритм має такий вигляд:

зйомка на Марсі (ровер)  —  орбітальний апарат  —  радіоаналіз  —  Земля

Якісна 3D симуляція посадки ровера на Марс, розроблена NASA:

Отримання фотографій з космосу та з Марсу є величезним досягненням сучасної науки і технологій, що дозволяє нам зазирнути далеко за межі нашої планети та розкрити таємниці Всесвіту. Зусилля численних космічних агентств, таких як NASA та ESA, спільно з розробками інженерів та вчених дали нам можливість спостерігати чудеса космосу з неймовірною деталізацією.

Завдяки космічним апаратам, супутникам, орбітальним станціям та роверам ми отримали можливість знімати не лише віддалені галактики та зірки, але й поверхню інших планет, таких як Марс. Процес збору, передачі та обробки даних вимагає високотехнологічних інструментів та методів, що постійно вдосконалюються.

Ці фотографії відіграють важливу роль у розумінні нашого місця у Всесвіті, дають можливість досліджувати геологію інших планет, шукати сліди давнього життя та планувати майбутні місії для ще глибших досліджень. Вони стали важливим інструментом для популяризації науки і сприяють нашому прагненню до нових відкриттів і розширення кордонів людського знання.

Отримання фотографій з космосу та з Марсу не тільки розширює наші горизонти, але й надихає нові покоління науковців та інженерів продовжувати цей нескінченний шлях досліджень та відкриттів.

Комаха Матвій, 9А