vysokorychlostní fotografie

ačkoli se nyní stala samozřejmostí, moderní fotografie je stále poměrně novým vynálezem. Od svého vynálezu ve 30. letech 20. století prošla fotografie řadou důležitých vývojů a pokroků. Jedním z těchto hlavních pokroků byl vývoj vysokorychlostních kamer. Tyto kamery umožnily fotografům zachytit a vytvořit snímek po snímku rozdělení událostí nebo událostí příliš rychle na to, aby lidské oko rozeznalo.

historie vysokorychlostních kamer

první velký průlom s vysokorychlostními kamerami byl v roce 1878. Eadweard Muybridge, britský expat a fotograf žijící v Kalifornii, byl pověřen použitím fotografií k určení, zda kůň zvedl všechna čtyři kopyta ze země, když cválal. Pomocí čtyřiadvaceti kamer připojených k systému spouště diktovanému cválající dráhou koně zachytil vysokorychlostní pohybovou sekvenci, která dokazuje, že koně při cválaní zvedají všechna čtyři kopyta ze země.

o osm let později v roce 1886 zachytil rakouský fyzik Peter Salcher první obraz nadzvukové kulky. Rakouský profesor fyziky a filozof Ernest Mach použil při studiu nadzvukového pohybu Salcherovu fotografii „Bullet in Flight“. Machova instrumentální práce v nadzvukovém pohybu je důvodem, proč rychlost zvuku nese jeho příjmení.

kůň v pohybu. Eadweard Muybridge, přes Wikimedia Commons

titulek:

kůň v pohybu. Eadweard Muybridge, přes Wikimedia Commons

v 1930, Bell Telephone Laboratories koupil vysokorychlostní kamery od Eastman Kodak pro jejich studium účinků relé odrazit. Kamery běžely 16 mm filmem při 1000 snímcích za sekundu (fps)a nosnosti 100 stop. S touhou po ještě rychlejších kamerách vyvinuly Bell Telephone Laboratories vlastní vysokorychlostní kameru. Pojmenovaný Fastax, tento fotoaparát mohl produkovat 5,000 fps.

později laboratoř prodala svůj design společnosti Wollensak Optical Company, která vylepšila fotoaparát tak, aby zvládl 10 000 fps. V roce 1940 podal Cearcy D. Miller patent na rotující zrcadlovou kameru, která byla teoreticky schopna 1 000 000 fps.

jak vysokorychlostní kamery pracují

aby vyvolaly pocit pohybu ze statických fotografických obrazů, používají kamery filmového kina (film) “ přerušovaný pohyb.“Při pořizování souvislé série snímků na sekvenčních snímcích filmu se přerušovaný pohyb používá k postupnému posouvání filmového snímku po snímku. Výsledkem je, že se obrazy pohybují a dějí se v reálném čase, když se film přehrává vpřed normální projekční rychlostí.

práce s kamerou v Los Alamos

titulek:

práce s kamerou v Los Alamos

vysokorychlostní filmové kamery jsou schopny zachytit předměty a události, které se dějí při extrémně vysokých rychlostech synchronizací rychlosti filmu s rychlostí obrazu. Po záznamu sekvence snímků vysokou rychlostí může být film přehráván normální rychlostí, což způsobí, že se sekvence objeví zpomaleně a umožňuje lepší vizuální analýzu.

na rozdíl od konvenčních filmových kamer vysokorychlostní kamery nepoužívají přerušovaný pohyb k posunu svého filmu. Místo toho vysokorychlostní kamery používají formu nepřetržitého postupu, který umožňuje filmu pohybovat se vyšší rychlostí než při přerušovaném pohybu. Nejběžnějším způsobem, jak vytvořit tento typ postupu, je nahradit normální závěrku fotoaparátu rotujícím paralelním skleněným blokem(rotační hranolová fotografie).

jak se hranol otáčí, pohybuje obraz synchronizovaně s filmem; současně hranol slouží jako závěrka. Aby se vysokorychlostní akce ještě více rozložily natáčením více snímků za sekundu, byly vyvinuty techniky rotujícího zrcadla a rotujícího bubnu. Další informace o tom, jak tyto typy kamer fungují, klikněte zde.

Streak photography je další relevantní forma vysokorychlostní fotografie. Streak fotografie je podobný typu fotografie používané v“ photo-finish “ obrazy. Streak kamery mají štěrbiny místo běžného závěrky fotoaparátu. Tyto kamery mohou využívat rotační zrcadlo a rotační bubnové systémy pro pořizování vysokorychlostních snímků.

Los Alamos Innovations

v Los Alamos, NM během projektu Manhattan vědci použili vysokorychlostní fotografii jako způsob, jak studovat a hodnotit své návrhy a testy jaderných zbraní. Vysokorychlostní kamery byly použity k fotografování testů konstrukce bomby uranového typu „gun-type“. Tyto kamery dokázaly zachytit „pomalý“ kritický čas vložení uranu-235 asi jednu milisekundu. Kritická doba vložení je doba potřebná k vytvoření více než dostatečného množství štěpného materiálu k udržení jaderné řetězové reakce, známé jako vytvoření kritické hmoty.

Julian e. Mack při tranzitu během průzkumu Z

titulek:

Julian e. Mack při tranzitu během průzkumu Z

kamery však nebyly dostatečně rychlé, aby fotografovaly experimenty na bázi plutonia. Na rozdíl od Uranu má plutonium-240 vysokou rychlost spontánního štěpení a má menší kritickou dobu vložení přibližně deset nanosekund. Aby mohli fotografovat testy a zbraně na bázi plutonia, potřebovali fotografové z Los Alamos ještě rychlejší vysokorychlostní kamery.

pro studium konstrukce imploze na místě Anchor Ranch v Los Alamos a později na místě Trinity vyvinuli Členové skupiny Optics a vědci nové a vylepšené fotografické techniky. Tyto techniky zahrnovaly rotační hranolovou a rotační zrcadlovou fotografii, vysoce výbušnou bleskovou („argonovou bombu“) fotografii a bleskovou rentgenovou fotografii. Vynalezl britský fyzik a vědec projektu Manhattan W. Gregory Marley, kamera Marley byla jednou z počátečních možností vysokorychlostních kamer.

jak Clay Perkins popisuje ve svém rozhovoru na webových stránkách projektu hlasy Manhattanu, vědci z Los Alamos “ přinesli kameru Marley do Los Alamos, aby vyfotili test Trinity.“Kamera Marley“ pracovala s rotujícím kolem malých slotů před hromadou jednotlivých kamer, abych tak řekl. Jeden kus filmu, ale s více čočkami. Geometrie umožňovala pořídit snímky až na 100 000 snímků za sekundu.“Tato rychlost byla výhodná pro studium atomové bomby.

vrtný kanál na vrcholu krytu 10,000 yard N. Př. n. l. Benjamin a Berlyn Brixnerovi (centrum)

titulek:

vrtání kanál na vrcholu 10,000 yard n přístřešek. B. C. Benjamin a Berlyn Brixner (centrum)

ačkoli kamera Marley byla použita ve vývojovém procesu budování bomby, Perkins poznamenal, že kamera nebyla nakonec použita při testu Trinity, protože „v době testu Trinity, Marley byl zastaralý.“Ve své zprávě o událostech v Trinity, vedoucí fotografické skupiny T-5 Profesor Julian Ellis Mack poznamenal, že“ pevné krátké zaostření a nízká kvalita čoček by pravděpodobně způsobily, že snímky Marley camera jsou zbytečné “ během testu Trinity.

jako vedoucí optiky v divizi fyziky zbraní (skupina G-11) pracoval Mack se členy skupiny včetně Berlyn Brixner na testování a vývoji kamer, které byly nakonec použity v Trinity. Zlepšení stávajícího otáčení, technologie vysokorychlostních kamer, Mack vynalezl kameru Mack Streak, rotační zrcadlová kamera s 0.00000001 – druhé rozlišení. Toto rozlišení by umožnilo fotoaparátu zachytit snímky v intervalech 0,0000001 sekundy, což by poskytlo ještě více detailů na snímek pro studium vysokorychlostních událostí.

ve svém rozhovoru pro The Voices Of The Manhattan Project Berlyn Brixner vzpomínal na Macka, jak ho rekrutoval, aby ovládal kameru a fotografoval výbuchy. Brixner také popsal, jak Mackova kamera fungovala: „zobrazoval jste objekt, což byla exploze, aby byl na štěrbině kamery. Pak byl tento obraz přenesen do filmu a ten se pohyboval podél filmu tak, že jak se světlo objevilo v této štěrbině, bylo zaznamenáno na film a fyzik tak mohl říct, co se děje při výbuchu. Vyšlo to krásně.“

fotografie při testu Trinity

16. července 1945 v Alamogordu v Novém Mexiku byl“ Gadget“, implozní zařízení plutonia, odpálen v testu Trinity. Jako jeden z hlavních fotografů pro Trinity Test, Brixner pomohl zorganizovat použití padesáti dvou různých kamer k zachycení testu na filmu.

podle přílohy I Mackovy zprávy“ July 16th Nuclear Explosion, Space-Time Relationships “ o testu Trinity bylo k zachycení testu na filmu použito padesát dva různých kamer. Z padesáti dvou kamer bylo následující číslo každého typu kamery:

  • 3 Fastax 8 mm kamery
    10 000 N zobrazuje instalaci kamery na střeše přístřešku, kamery Cine e pod policí, 24 Mitchell na polici, B L spektrograf v pozadí

    titulek:

    10,000 N ukazuje instalaci kamery na střeše přístřešku, kamery Cine E pod policí, 24 Mitchell na polici, B & L spektrograf v pozadí

  • 3 Fastax 16 mm kamery
  • 3 pomalé Fastax 16 mm kamery
  • 3 fastax Primocard 16 mm kamery
  • 4 Mitchell 35 mm kamery
  • 24 Kodak Cine „E“ 16 mm kamery
  • 2 Fairchild k-17B Aero kamery
  • 4 Fairchild k-17B Aero kamery se stereografickými schopnostmi
  • 2 dírkové kamery
  • 1 statická kamera
  • 3 šok Spínací kamery

obrazy a filmy generované z testu byly použity pro spektrografickou a výnosovou analýzu bomby. Jak naznačuje výše uvedený seznam, během testu Trinity byly použity různé kamery. Mnoho z těchto kamer mělo různé rychlosti filmu, čočky a expozice, aby zachytily různé fáze výbuchu atomové bomby.

kamery Fastax byly použity k záznamu minutových detailů výbuchu. Spektrografové kamery s rotačním bubnem byly použity ke sledování vlnových délek světla emitovaných ohnivou koulí. K záznamu gama paprsků byly použity dírkové kamery.

podle Brixnera “ získali kompletní záznam s těmito filmovými kamerami o celé explozi.“Na konci testu bylo se všemi těmi kamerami pořízeno asi 100 000 snímků.“Protože většina záznamu byla provedena na filmových kamerách, většina fotografií pochází z jednotlivých snímků nebo fotografií z filmu.

jak černobílý film, tak barevný film byly použity v kamerách při testu Trinity. Zatímco Jack Aebyho barevná fotografie testu Trinity je nejznámější, některé kamery Macka a Brixnera používaly barevný film. Ve své zprávě z 16. července, Mack poznamenal, že dvacet čtyři Kodak Cine“ E “ 16 mm kamery používaly film Kodachrome. Vydáno Eastman Kodak v roce 1935, Kodachrome byl jedním z prvních úspěšných barevných filmů. Ve svém rozhovoru, Brixner řekl, že jeho kamery s barevným filmem “ udělaly nějaké uspokojivé obrázky, ale nic zvlášť velkolepého.“

dědictví vysokorychlostních kamer

vysokorychlostní kamery byly i nadále používány během Studené Války k zachycení dalších jaderných testů. Harold Edgerton, otec moderní vysokorychlostní fotografie, změnil způsob, jakým byly tyto výbuchy zaznamenány svým vynálezem stroboskopu a Rapatronika.

sekvence Rapatronické fotografie z operace Redwing na atolu Eniwetok

titulek:

Rapatronická fotografická sekvence z operace Redwing na atolu Eniwetok. Foto s laskavým svolením federální vlády Spojených států (http://sonicbomb.com/albums/album47/mahawk.jpg), přes Wikimedia Commons

stroboskop používá záblesky světla, aby lidé mohli vidět obrazy, které se dějí příliš rychle, aby lidské oko normálně vidělo. Stroboskop je schopen toho dosáhnout synchronizací frekvence jeho elektrického záblesku s rychlostí objektu v pohybu.

když Edgerton kombinoval elektronický stroboskop se speciální vysokorychlostní kamerou, byl schopen uspořádat každý blesk tak, aby odhalil přesně jeden snímek filmu. Pomocí této technologie by mohl způsobit, že se vysokorychlostní události objeví v extrémně pomalém pohybu.

elektronická závěrka Rapatronic nebo Rapid Action umožnila Edgertonovi a jeho kolegům Kennethovi Germeshausenovi a Herbertu Grierovi zachytit jaderné výbuchy pro Komisi pro atomovou energii (AEC). Závěrka se otevřela a zavřela zapnutím a vypnutím magnetického pole. Manipulací s rychlostí závěrky by mohly generovat expozici tak krátkou jako dvě mikrosekundy.

 Modrá Žlutá Srážka Vody

Titulek:

Modrá Žlutá Srážka Vody. Foto s laskavým svolením Joe Dyer (https://www.flickr.com/photos/[email protected]/8566188935/in/photolist-e3XXwF-oX5gy3-dnvb2E-9ztv4V-djzsie-kYGBPF-rgCrpf-cZYBv7-4XbTPh-cZYxvS-cZYzYG-cdUmEU-dMHZ8x-dmjsqu-bWSfkh-caGtgL-cgkGDb-nYtWeK-cgkGJ

Rapatronické snímky umožnily AEC měřit průměr rozšiřující se exploze ohnivé koule bomby v různých časových intervalech, a tak určit účinnost výbuchu. Edgerton použil rapatronic k fotografování testů vodíkové bomby na atolu Eniwetok v roce 1952.

inovace vysokorychlostních kamer v Los Alamos a během Studené války výrazně ovlivnily oblast fotografie. Vývoj nových technologií a technik, jako jsou kamery se zvýšenou fps, elektrické záblesky a magneticky řízené rychlosti závěrky, rozšířil aplikace pro fotografii v rámci vědy i mimo ni. Vysokorychlostní fotografie byla začleněna do vědeckých studií raket V NASA a výzkumu laserů. Tento typ fotografie byl také použit v medicíně a ve výrobním sektoru.

s dostupností fotografické techniky a pokrokem digitálních fotoaparátů se dnes vysokorychlostní fotografie stala součástí vizuální kultury po celém světě. Vysokorychlostní fotografie a zpomalená videa lze vidět všude od muzeí po Flickr a od filmových trháků až po Návody na YouTube. tímto způsobem se dědictví inovací v Los Alamos rozprostírá daleko za jadernou vědou a atomovou bombou.

ačkoli se nyní stala samozřejmostí, moderní fotografie je stále poměrně novým vynálezem. Od svého vynálezu ve 30. letech 20. století prošla fotografie řadou důležitých vývojů a pokroků. Jedním z těchto hlavních pokroků byl vývoj vysokorychlostních kamer. Tyto kamery umožnily fotografům zachytit a vytvořit snímek po snímku rozdělení událostí nebo událostí příliš rychle na to, aby…

ačkoli se nyní stala samozřejmostí, moderní fotografie je stále poměrně novým vynálezem. Od svého vynálezu ve 30. letech 20. století prošla fotografie řadou důležitých vývojů a pokroků. Jedním z těchto hlavních pokroků byl vývoj vysokorychlostních kamer. Tyto kamery umožnily fotografům zachytit a vytvořit snímek po snímku rozdělení událostí nebo událostí příliš rychle na to, aby…

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.