High-Speed Photography

selvom det er blevet almindeligt nu, er moderne fotografering stadig en ret ny opfindelse. Siden sin opfindelse i 1830 ‘ erne har fotografering gennemgået en række vigtige udviklinger og fremskridt. En af disse store fremskridt var udviklingen af højhastighedskameraer. Disse kameraer tillod fotografer at fange og skabe en ramme-for-ramme opdeling af begivenheder eller hændelser for hurtigt for det menneskelige øje at skelne.

historie af højhastighedskameraer

det første store gennembrud med højhastighedskameraer var i 1878. Muybridge, en britisk udstationeret og fotograf, der bor i Californien, fik til opgave at bruge fotografier til at afgøre, om en hest løftede alle fire Hove fra jorden, da han galopperede. Ved hjælp af fireogtyve kameraer fastgjort til et lukkerudløsningssystem dikteret af hestens galopperende sti fangede han en bevægelsessekvens med høj hastighed, der beviser, at heste løfter alle fire Hove fra jorden, når de galopperer.

otte år senere i 1886 fangede den østrigske fysiker Peter Salcher det første billede af en supersonisk kugle. Den østrigske fysikprofessor og filosof Ernest Mach brugte Salchers fotografi,” Bullet in Flight”, i sine studier af supersonisk bevægelse. Machs instrumentale arbejde i supersonisk bevægelse er grunden til, at lydens hastighed bærer hans efternavn.

 hesten i bevægelse. Muybridge, via Commons

billedtekst:

hesten i bevægelse. Billeder af Muybridge-udvalgte billeder

i 1930 ‘ erne købte Bell Telephone Laboratories højhastighedskameraer fra Eastman Kodak til deres undersøgelser af virkningerne af relay bounce. Kameraerne kørte 16 mm film med 1000 billeder i sekundet (fps) og en 100 fods belastningskapacitet. Med et ønske om endnu hurtigere kameraer udviklede Bell Telephone Laboratories deres eget højhastighedskamera. Dette kamera kunne producere 5.000 fps.

senere solgte laboratoriet sit design til Optical Company, som forbedrede kameraet til at håndtere 10.000 fps. I 1940 indgav Cearcy D. Miller et patent på et roterende spejlkamera, der teoretisk var i stand til 1.000.000 fps.

Sådan fungerer højhastighedskameraer

for at fremkalde en følelse af bevægelse fra stillfotografiske billeder bruger filmbiograf (film) kameraer “intermitterende bevægelse.”Ved optagelse af en kontinuerlig serie af billeder på sekventielle filmrammer bruges intermitterende bevægelse til gradvist at fremme filmrammen for rammen. Som et resultat ser billederne ud til at bevæge sig og ske i realtid, når filmen afspilles fremad med normal projektionshastighed.

 kamera arbejde på Los Alamos

billedtekst:

kamera arbejde på Los Alamos

højhastighedskameraer er i stand til at fange motiver og begivenheder, der sker i ekstremt hurtige hastigheder ved at synkronisere filmens hastighed med billedets hastighed. Efter optagelse af en sekvens af billeder med høj hastighed kan filmen afspilles med normal hastighed, hvilket får sekvensen til at vises i langsom bevægelse og giver mulighed for bedre visuel analyse.

i modsætning til konventionelle biografkameraer bruger højhastighedskameraer ikke intermitterende bevægelse for at fremme deres film. I stedet bruger højhastighedskameraer en form for kontinuerlig fremskridt, der gør det muligt for filmen at bevæge sig med en højere hastighed end med intermitterende bevægelse. Den mest almindelige måde at producere denne type fremskridt på er at erstatte den normale kameralukker med en roterende parallelsidet glasblok (roterende prismefotografering).

når prisme roterer, bevæger det billedet synkroniseret med filmen; på samme tid fungerer prisme som lukkeren. For at nedbryde højhastighedshandlingerne yderligere ved at skyde flere billeder i sekundet blev roterende spejl-og roterende tromleteknikker udviklet. For mere information om, hvordan disse typer kameraer fungerer, Klik her.

Streak fotografering er en anden relevant form for high-speed fotografering. Streak fotografering svarer til den type fotografering, der anvendes i “foto-finish” billeder. Streak kameraer har slidser i stedet for den normale kamera lukker. Disse kameraer kan anvende det roterende spejl og roterende tromlesystemer til at tage højhastighedsbilleder.

Los Alamos Innovations

på Los Alamos, NM under Manhattan-projektet anvendte forskere højhastighedsfotografering som en måde at studere og evaluere deres atomvåbendesign og-test. Højhastighedskameraer blev brugt til at fotografere test af uran “pistol-type” bombe design. Disse kameraer var i stand til at fange uran-235S “langsomme” kritiske indsættelsestid på omkring et millisekund. Kritisk indsættelsestid er den tid, der kræves for at danne mere end nok fissilt materiale til at opretholde en nuklear kædereaktion, kendt som dannelse af en kritisk masse.

Julian E. Mack ved Transit under undersøgelse af

billedtekst:

Julian E. Mack ved Transit under undersøgelse af Å

kameraerne var imidlertid ikke hurtige nok til at fotografere de plutoniumbaserede eksperimenter. I modsætning til uran har plutonium – 240 en høj grad af spontan fission og har en mindre kritisk indsættelsestid på cirka ti nanosekunder. For at fotografere plutoniumbaserede tests og våben havde Los Alamos-fotografer brug for endnu hurtigere højhastighedskameraer.

for at studere implosionsdesignet på Los Alamos’ Anchor Ranch-sted og senere Trinity-stedet udviklede Optics group-medlemmer og forskere nye og forbedrede fotografiske teknikker. Disse teknikker omfattede roterende prisme og roterende spejlfotografering, højeksplosiv flash (“argonbombe”) fotografering og flash røntgenfotografering. Marley-kameraet blev opfundet af den britiske fysiker og Manhattan-projektforsker Gregory Marley og var en af de første højhastighedskameraindstillinger.

som Clay Perkins beskriver i sin samtale om stemmerne på Manhattan-projektets hjemmeside, Los Alamos-forskere “bragte Marley-kameraet til Los Alamos for at tage billeder af Treenighedstesten.”Marley-kameraet” arbejdede med et spindehjul med små slots foran en masse individuelle kameraer, så at sige. Et stykke film, men med flere linser. Geometrien af det tillod billeder at blive taget op til 100.000 billeder på et sekund.”Denne hastighed gjorde det fordelagtigt at studere atombomben.

 Borekanal oven på 10.000 yard N shelter. F. C. Benjamin og Berlyn (Center)

billedtekst:

boring kanal på toppen af 10.000 yard n husly. B. C. Benjamin og Berlyn)

selvom Marley-kameraet blev brugt i udviklingsprocessen med at bygge bomben, bemærkede Perkins, at kameraet i sidste ende ikke blev brugt ved Trinity-testen, fordi “på tidspunktet for Trinity-testen var Marley forældet.”I sin rapport om begivenhederne i Trinity bemærkede leder af T-5-fotograferingsgruppen Professor Julian Ellis Mack, at” det faste korte fokus og den lave kvalitet af linserne sandsynligvis ville have gjort Marley-kamerabillederne ubrugelige ” under Trinity-testen.

som chef for optik i Våbenfysikafdelingen (Gruppe G-11) arbejdede Mack med gruppemedlemmer inklusive Berlyn Briksner for at teste og udvikle kameraer, der i sidste ende blev brugt på Trinity. Forbedring af den eksisterende roterende, højhastighedskamerateknologi, Mack opfandt Mack Streak-kameraet, et roterende spejlkamera med en 0.0000001-anden opløsning. Denne opløsning giver kameraet mulighed for at tage billeder med intervaller på 0,0000001 sekunder, hvilket giver endnu flere detaljer pr.

i sin samtale om Manhattanprojektets stemmer mindede Berlyn Mack om at rekruttere ham til at betjene kameraet og fotografere eksplosioner. “Du afbildede objektet, som var en eksplosion, for at være på slidsen på kameraet. Derefter blev billedet videresendt til filmen, og det bevægede sig langs filmen, så som lys dukkede op i den spalte, blev det optaget på filmen, og på den måde kunne fysikeren fortælle, hvad der foregik i eksplosionen. Det fungerede smukt.”

fotografering ved Treenighedstesten

den 16.juli 1945 i Alamogordo, detoneret” Gadget”, en plutoniumimplosionsenhed, i Treenighedstesten. Som en af hovedfotograferne til Trinity-testen hjalp han med at orkestrere brugen af tooghalvtreds forskellige kameraer til at fange testen på film.

i henhold til bilag I til Macks rapport “16.Juli atomeksplosion, Rumtidsforhold” om Treenighedstesten var der tooghalvtreds forskellige kameraer, der blev brugt til at fange testen på film. Af de tooghalvtreds kameraer var der følgende antal af hver type kamera:

  • 3 8 mm kameraer
     10.000 n viser kamerainstallation på tag af husly, cine e kameraer under hylde, 24 Mitchell på hylde, B L spektrograf i baggrunden

    billedtekst:

    10,000 N viser kamera installation på tag af husly, cine e kameraer under hylde, 24 Mitchell på hylde, B & L spektrograf i baggrunden

  • 3 16 mm kameraer
  • 3 16 mm kameraer
  • 3 Primokort 16 mm kameraer
  • 4 Mitchell 35 mm kameraer
  • 24 Kodak Cine “E” 16 mm kameraer
  • 2 Fairchild K-17B Aero kameraer
  • 4 Fairchild k-17b aero kameraer med stereografiske kapaciteter
  • 2 pinhole kameraer
  • 1 stillkamera
  • 3 chok Skift kameraer

billederne og filmen genereret fra testen blev brugt til spektrografisk og udbytteanalyse af bomben. Som antydet af listen ovenfor blev der brugt en række kameraer under Treenighedstesten. Mange af disse kameraer havde varierende filmhastigheder, linser og eksponeringer for at fange forskellige stadier af atombombeeksplosionen.

Faskatkameraer blev brugt til at registrere minutoplysninger om eksplosionen. Roterende tromlespektrografkameraer blev brugt til at overvåge lysbølgelængder udsendt af ildkuglen. Pinhole kameraer blev brugt til at optage gammastråler.

ifølge Briksner, de “fik en komplet rekord med de filmkameraer af hele eksplosionen.”Ved afslutningen af testen” blev der taget noget som 100.000 billeder med alle disse kameraer.”Da det meste af optagelsen blev udført på filmkameraer, kommer et flertal af billederne fra individuelle rammer eller stillbilleder fra filmfilmen.

både sort / hvid film og farvefilm blev brugt i kameraer ved Treenighedstesten. Mens Jack Aebys farvefotografi af Treenighedstesten er det mest kendte, brugte nogle af Mack og Briksners kameraer farvefilm. I sin 16. Juli rapport bemærkede Mack, at de fireogtyve Kodak Cine “E” 16 mm kameraer brugte Kodachrome film. Udgivet af Eastman Kodak i 1935 var Kodachrome en af de første succesrige farvefilm. Hans kameraer med farvefilm “lavede nogle tilfredsstillende billeder, men intet særligt spektakulært.”

arv fra højhastighedskameraer

højhastighedskameraer blev fortsat brugt under Den Kolde Krig til at fange andre atomprøvesprængninger. Harold Edgerton, far til moderne højhastighedsfotografering, ændrede den måde, disse eksplosioner blev registreret på med hans opfindelse af stroboskopet og Rapatronic.

 Rapatronisk Fotograferingssekvens fra Operation Rødvinge Atoll

billedtekst:

Rapatronic Fotografering sekvens fra Operation Redvinge på Eniv Atoll. Foto Venligst udlånt af den føderale regering i USA (http://sonicbomb.com/albums/album47/mahawk.jpg)

stroboskopet bruger lysglimt for at give folk mulighed for at se billeder, der sker for hurtigt til, at det menneskelige øje normalt kan se. Stroboskopet er i stand til at gøre dette ved at synkronisere frekvensen af sin elektriske flash med hastigheden af et objekt i bevægelse.

da Edgerton kombinerede det elektroniske stroboskop med et specielt højhastighedskamera, var han i stand til at arrangere hver flash for at udsætte nøjagtigt en filmramme. Ved hjælp af denne teknologi kunne han få højhastighedshændelser til at vises i ekstremt langsom bevægelse.

den Rapatroniske eller hurtige handling elektroniske lukker tillod Edgerton og hans kolleger Kenneth Germeshausen og Herbert Grier at fange atomeksplosioner for Atomenergikommissionen (AEC). Lukkeren åbnes og lukkes ved at tænde og slukke for et magnetfelt. Ved at manipulere lukkerhastigheden kunne de generere en eksponering så kort som to mikrosekunder.

 Blå Gul Vand Kollision

Billedtekst:

Blå Gul Vand Kollision. Foto Venligst udlånt af 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

Rapatronic-billederne gjorde det muligt for AEC at måle diameteren af bombens ekspanderende ildkugleeksplosion med forskellige tidsintervaller og dermed bestemme eksplosionens effektivitet. Edgerton brugte Rapatronic til at fotografere brintbombetestene ved atollen i 1952.

innovationerne af højhastighedskameraer i Los Alamos og under Den Kolde Krig påvirkede fotograferingsområdet meget. Udviklingen af nye teknologier og teknikker som kameraer med øget fps, elektriske blink og magnetisk styrede lukkerhastigheder udvidede applikationerne til fotografering inden for videnskab og videre. Højhastighedsfotografering blev indarbejdet i videnskabelige undersøgelser af raketter på NASA samt forskning af lasere. Denne type fotografering blev også brugt i medicin og i fremstillingssektoren.

med tilgængeligheden af fotografisk teknologi og fremskridt med digitale kameraer i dag er højhastighedsfotografering blevet en del af den visuelle kultur rundt om i verden. Højhastighedsfotografering og videoer med langsom bevægelse kan ses overalt fra museer til Flickr og fra blockbuster-film til YouTube-vejledninger. på denne måde strækker arv fra innovationer i Los Alamos sig langt ud over atomvidenskab og atombomben.

selvom det er blevet almindeligt nu, er moderne fotografering stadig en ret ny opfindelse. Siden sin opfindelse i 1830 ‘ erne har fotografering gennemgået en række vigtige udviklinger og fremskridt. En af disse store fremskridt var udviklingen af højhastighedskameraer. Disse kameraer tillod fotografer at fange og skabe en ramme-for-ramme opdeling af begivenheder eller hændelser for…

selvom det er blevet almindeligt nu, er moderne fotografering stadig en ret ny opfindelse. Siden sin opfindelse i 1830 ‘ erne har fotografering gennemgået en række vigtige udviklinger og fremskridt. En af disse store fremskridt var udviklingen af højhastighedskameraer. Disse kameraer tillod fotografer at fange og skabe en ramme-for-ramme opdeling af begivenheder eller hændelser for…

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.