Hochgeschwindigkeitsfotografie

Obwohl es jetzt alltäglich geworden ist, ist die moderne Fotografie immer noch eine ziemlich neue Erfindung. Seit ihrer Erfindung in den 1830er Jahren hat die Fotografie eine Reihe wichtiger Entwicklungen und Fortschritte erfahren. Einer dieser großen Fortschritte war die Entwicklung von Hochgeschwindigkeitskameras. Diese Kameras ermöglichten es Fotografen, eine Frame-by-Frame-Aufschlüsselung von Ereignissen oder Ereignissen zu erfassen und zu erstellen, die für das menschliche Auge zu schnell war.

Geschichte der Hochgeschwindigkeitskameras

Der erste große Durchbruch mit Hochgeschwindigkeitskameras war 1878. Eadweard Muybridge, ein in Kalifornien lebender britischer Expat und Fotograf, wurde beauftragt, anhand von Fotos festzustellen, ob ein Pferd beim Galoppieren alle vier Hufe vom Boden hob. Mit vierundzwanzig Kameras, die an einem Auslöser befestigt waren, der vom galoppierenden Weg des Pferdes diktiert wurde, hielt er eine Hochgeschwindigkeits-Bewegungssequenz fest, die beweist, dass Pferde beim Galoppieren alle vier Hufe vom Boden abheben.

Acht Jahre später, 1886, machte der österreichische Physiker Peter Salcher das erste Bild eines Überschallgeschosses. Der österreichische Physikprofessor und Philosoph Ernest Mach verwendete Salchers Fotografie „Bullet in Flight“ in seinen Studien zur Überschallbewegung. Machs Instrumentalarbeit in Überschallbewegung ist der Grund, warum die Schallgeschwindigkeit seinen Nachnamen trägt.

Das Pferd in Bewegung. Eadweard Muybridge , über Wikimedia Commons

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Das Pferd in Bewegung. Eadweard Muybridge , über Wikimedia Commons

In den 1930er Jahren kaufte Bell Telephone Laboratories Hochgeschwindigkeitskameras von Eastman Kodak für ihre Studien über die Auswirkungen von Relais Bounce. Die Kameras liefen 16-mm-Film mit 1000 Bildern pro Sekunde (fps) und einer Tragfähigkeit von 100 Fuß. Mit dem Wunsch nach noch schnelleren Kameras entwickelten die Bell Telephone Laboratories ihre eigene Hochgeschwindigkeitskamera. Diese Kamera mit dem Namen Fastax könnte 5.000 fps produzieren.

Später verkaufte das Labor sein Design an die Wollensak Optical Company, die die Kamera auf 10.000 fps verbesserte. Im Jahr 1940 meldete Cearcy D. Miller ein Patent für eine rotierende Spiegelkamera an, die theoretisch 1.000.000 fps erreichen konnte.

Funktionsweise von Hochgeschwindigkeitskameras

Um aus Standbildern ein Bewegungsgefühl zu erzeugen, verwenden Filmkino- (Film-) Kameras „intermittierende Bewegung.“ Bei der Aufnahme einer kontinuierlichen Reihe von Bildern auf aufeinanderfolgenden Filmbildern wird eine intermittierende Bewegung verwendet, um den Film Bild für Bild schrittweise voranzutreiben. Infolgedessen scheinen sich die Bilder zu bewegen und geschehen in Echtzeit, wenn der Film mit normaler Projektionsgeschwindigkeit vorwärts abgespielt wird.

Kameraarbeit in Los Alamos

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Fototerminal Digitalfotos in Los Alamos entwickeln lassen

Hochgeschwindigkeits-Kinokameras können Motive und Ereignisse mit extrem hoher Geschwindigkeit erfassen, indem sie die Geschwindigkeit des Films mit der Geschwindigkeit des Bildes synchronisieren. Nach der Aufnahme einer Bildsequenz mit hoher Geschwindigkeit kann der Film mit normaler Geschwindigkeit abgespielt werden, wodurch die Sequenz in Zeitlupe angezeigt wird und eine bessere visuelle Analyse ermöglicht wird.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Kinokameras verwenden Hochgeschwindigkeitskameras keine intermittierende Bewegung, um ihren Film voranzutreiben. Stattdessen verwenden Hochgeschwindigkeitskameras eine Form des kontinuierlichen Vorschubs, die es dem Film ermöglicht, sich mit einer höheren Geschwindigkeit zu bewegen als bei intermittierender Bewegung. Der gebräuchlichste Weg, um diese Art von Fotografie herzustellen, besteht darin, den normalen Kameraverschluss durch einen rotierenden parallelseitigen Glasblock zu ersetzen (rotierende Prismenfotografie).

Wenn sich das Prisma dreht, bewegt es das Bild synchron zum Film; gleichzeitig dient das Prisma als Verschluss. Um die Hochgeschwindigkeitsaktionen noch weiter zu reduzieren, indem mehr Bilder pro Sekunde aufgenommen werden, wurden rotierende Spiegel- und rotierende Trommeltechniken entwickelt. Für weitere Informationen darüber, wie diese Arten von Kameras funktionieren, klicken Sie bitte hier.

Streifenfotografie ist eine weitere relevante Form der Hochgeschwindigkeitsfotografie. Die Streifenfotografie ähnelt der Art der Fotografie, die in „Fotofinish“ -Bildern verwendet wird. Streak-Kameras haben Schlitze anstelle des normalen Kameraverschlusses. Diese Kameras können den rotierenden Spiegel und die rotierenden Trommelsysteme verwenden, um Hochgeschwindigkeitsbilder aufzunehmen.

Los Alamos Innovations

In Los Alamos, NM während des Manhattan-Projekts verwendeten Wissenschaftler Hochgeschwindigkeitsfotografie, um ihre Atomwaffendesigns und -tests zu untersuchen und zu bewerten. Hochgeschwindigkeitskameras wurden verwendet, um Tests des Uranbombendesigns vom Typ „Pistole“ zu fotografieren. Diese Kameras konnten die „langsame“ kritische Einfügezeit von Uran-235 von etwa einer Millisekunde erfassen. Die kritische Insertionszeit ist die Zeit, die benötigt wird, um mehr als genug spaltbares Material zu bilden, um eine nukleare Kettenreaktion aufrechtzuerhalten, die als Bildung einer kritischen Masse bekannt ist.

Julian E. Mack bei der Durchmusterung von Z

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Andreas E. Mack bei Transit während der Vermessung von Z

Die Kameras waren jedoch nicht schnell genug, um die Plutonium-basierten Experimente zu fotografieren. Im Gegensatz zu Uran hat Plutonium-240 eine hohe spontane Spaltrate und eine geringere kritische Insertionszeit von etwa zehn Nanosekunden. Um Plutonium-basierte Tests und Waffen zu fotografieren, benötigten Fotografen in Los Alamos noch schnellere Hochgeschwindigkeitskameras.

Um das Implosionsdesign am Standort Anchor Ranch in Los Alamos und später am Standort Trinity zu untersuchen, entwickelten Mitglieder der Optikgruppe und Wissenschaftler neue und verbesserte fotografische Techniken. Diese Techniken umfassten rotierende Prisma- und rotierende Spiegelfotografie, hochexplosive Blitzfotografie („Argonbombe“) und Blitzröntgenfotografie. Die Marley-Kamera wurde vom britischen Physiker und Wissenschaftler des Manhattan-Projekts W. Gregory Marley erfunden und war eine der ersten Hochgeschwindigkeitskameraoptionen.

Wie Clay Perkins in seinem Interview auf der Voices of the Manhattan Project-Website beschreibt, brachten Wissenschaftler aus Los Alamos „die Marley-Kamera nach Los Alamos, um Bilder des Trinity-Tests zu machen.“The Marley camera “ arbeitete sozusagen mit einem sich drehenden Rad aus kleinen Schlitzen vor einer Masse einzelner Kameras. Ein Stück Film, aber mit mehreren Linsen. Die Geometrie erlaubt, dass Bilder bis zu 100.000 Frames in einer Sekunde aufgenommen werden.“ Diese Geschwindigkeit machte es vorteilhaft, die Atombombe zu studieren.

Bohrkanal auf 10.000 Yard N Shelter. B.C. Benjamin und Berlyn Brixner (Mitte)

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Bohrkanal auf 10.000 Yard N Shelter. B.C. Benjamin und Berlyn Brixner (Mitte)

Obwohl die Marley-Kamera im Entwicklungsprozess des Bombenbaus verwendet wurde, stellte Perkins fest, dass die Kamera letztendlich nicht beim Trinity-Test verwendet wurde, da „zum Zeitpunkt des Trinity-Tests die Marley veraltet war.“ In seinem Bericht über die Ereignisse bei Trinity stellte der Leiter der T-5-Fotogruppe, Professor Julian Ellis Mack, fest, dass „der feste kurze Fokus und die geringe Qualität der Objektive die Marley-Kamerabilder während des Trinity-Tests wahrscheinlich unbrauchbar gemacht hätten“.

Als Leiter der Optik in der Abteilung Waffenphysik (Gruppe G-11) arbeitete Mack mit Gruppenmitgliedern wie Berlyn Brixner zusammen, um Kameras zu testen und zu entwickeln, die letztendlich am Trinity eingesetzt wurden. Verbesserung der bestehenden rotierenden, Hochgeschwindigkeitskameratechnologie, Mack erfand die Mack Streak Camera, eine rotierende Spiegelkamera mit einem 0.0000001-zweite auflösung. Diese Auflösung würde es der Kamera ermöglichen, Bilder in Intervallen von 0,0000001 Sekunden aufzunehmen und so noch mehr Details pro Bild für die Untersuchung von Hochgeschwindigkeitsereignissen bereitzustellen.

In seinem Interview über die Stimmen des Manhattan-Projekts erinnerte sich Berlyn Brixner daran, dass Mack ihn rekrutierte, um die Kamera zu bedienen und Explosionen zu fotografieren. Brixner beschrieb auch, wie Macks Streak-Kamera funktionierte: „Sie haben das Objekt, das eine Explosion war, so abgebildet, dass es sich auf dem Schlitz der Kamera befand. Dann wurde dieses Bild an den Film weitergeleitet und bewegte sich entlang des Films, so dass Licht, das in diesem Schlitz erschien, auf dem Film aufgezeichnet wurde und der Physiker auf diese Weise erkennen konnte, was bei der Explosion vor sich ging. Es hat wunderbar geklappt.“

Fotografie beim Trinity Test

Am 16.Juli 1945 wurde in Alamogordo, New Mexico, das „Gadget“, ein Plutonium-Implosionsgerät, im Trinity Test detoniert. Als einer der Hauptfotografen für den Trinity-Test half Brixner bei der Orchestrierung der Verwendung von zweiundfünfzig verschiedenen Kameras, um den Test auf Film festzuhalten.

Gemäß Anhang I von Macks Bericht „16. Juli nukleare Explosion, Raum-Zeit-Beziehungen“ über den Trinity-Test wurden zweiundfünfzig verschiedene Kameras verwendet, um den Test auf Film festzuhalten. Von den zweiundfünfzig Kameras gab es die folgende Anzahl von jedem Kameratyp:

  • 3 Fastax 8 mm Kameras
    10.000 N zeigt Kamerainstallation auf dem Dach des Shelter, Cine E Kameras unter Regal, 24 Kameras auf Regal, B L Spektrograph im Hintergrund

    Bildunterschrift:

    10,000 N zeigt Kamera-Installation auf dem Dach des Shelter, Cine E Kameras unter Regal, 24 Kameras auf Regal, B & L Spektrograph im Hintergrund

  • 3 Fastax 16 mm Kameras
  • 3 Langsame Fastax 16 mm Kameras
  • 3 Fastax Primocard 16 mm Kameras
  • 4 Mitchell 35 mm Kameras
  • 24 Kodak Cine „E“ 16 mm Kameras
  • 2 Fairchild K-17B Aero Kameras
  • 4 Fairchild K-17B Aero kameras mit stereographischen fähigkeiten
  • 2 Lochkameras
  • 1 Noch Kamera
  • 3 Schock Switch-Kameras

Die aus dem Test erzeugten Bilder und Filme wurden für die spektrographische und Ausbeuteanalyse der Bombe verwendet. Wie aus der obigen Liste hervorgeht, wurden während des Trinity-Tests verschiedene Kameras verwendet. Viele dieser Kameras hatten unterschiedliche Filmgeschwindigkeiten, Objektive und Belichtungen, um verschiedene Stadien der Atombombenexplosion einzufangen.

Fastax-Kameras wurden verwendet, um kleinste Details der Explosion aufzuzeichnen. Rotierende Trommelspektrographenkameras wurden verwendet, um die vom Feuerball emittierten Lichtwellenlängen zu überwachen. Lochkameras wurden verwendet, um Gammastrahlen aufzuzeichnen.

Laut Brixner „haben sie mit diesen Filmkameras eine vollständige Aufzeichnung der gesamten Explosion erhalten.“ Am Ende des Tests“wurden mit all diesen Kameras etwa 100.000 Bilder aufgenommen.“ Da die meisten Aufnahmen mit Filmkameras gemacht wurden, stammen die meisten Fotos aus Einzelbildern oder Standbildern aus dem Film.

Beim Trinity-Test wurden sowohl Schwarzweißfilm als auch Farbfilm in Kameras verwendet. Während Jack Aebys Farbfoto des Trinity-Tests am bekanntesten ist, verwendeten einige von Mack und Brixners Kameras Farbfilm. In seinem Bericht vom 16.Juli stellte Mack fest, dass die vierundzwanzig Kodak Cine „E“ 16-mm-Kameras Kodachrome-Film verwendeten. Kodachrome wurde 1935 von Eastman Kodak veröffentlicht und war einer der ersten erfolgreichen Farbfilme. In seinem Interview sagte Brixner, seine Kameras mit Farbfilm „machten einige zufriedenstellende Bilder, aber nichts besonders Spektakuläres.“

Vermächtnis von Hochgeschwindigkeitskameras

Hochgeschwindigkeitskameras wurden während des Kalten Krieges weiterhin verwendet, um andere Atomtests zu erfassen. Harold Edgerton, der Vater der modernen Hochgeschwindigkeitsfotografie, veränderte mit seiner Erfindung des Stroboskops und der Rapatronic die Art und Weise, wie diese Explosionen aufgezeichnet wurden.

Rapatronic-Fotosequenz von Operation Redwing im Eniwetok-Atoll

Bildunterschrift:

Rapatronic-Fotosequenz von Operation Redwing auf dem Eniwetok-Atoll. Foto mit freundlicher Genehmigung der Bundesregierung der Vereinigten Staaten (http://sonicbomb.com/albums/album47/mahawk.jpg) , über Wikimedia Commons

Das Stroboskop verwendet Lichtblitze, damit Menschen Bilder sehen können, die zu schnell geschehen, als dass das menschliche Auge sie normalerweise sehen könnte. Das Stroboskop kann dies tun, indem es die Frequenz seines elektrischen Blitzes mit der Geschwindigkeit eines sich bewegenden Objekts synchronisiert.

Als Edgerton das elektronische Stroboskop mit einer speziellen Hochgeschwindigkeits-Filmkamera kombinierte, war er in der Lage, jeden Blitz so anzuordnen, dass er genau ein Bild des Films belichtete. Mit dieser Technologie konnte er Hochgeschwindigkeitsereignisse in extrem Zeitlupe erscheinen lassen.

Der elektronische Verschluss Rapatronic oder Rapid Action ermöglichte es Edgerton und seinen Kollegen Kenneth Germeshausen und Herbert Grier, nukleare Explosionen für die Atomic Energy Commission (AEC) einzufangen. Der Verschluss öffnete und schloss sich, indem ein Magnetfeld ein- und ausgeschaltet wurde. Durch die Manipulation der Verschlusszeit könnten sie eine Belichtung von nur zwei Mikrosekunden erzeugen.

Blau Gelb Wasserkollision

Beschriftung:

Blaue gelbe Wasserkollision. Foto mit freundlicher Genehmigung von 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

Die Rapatronic-Bilder ermöglichten es dem AEC, den Durchmesser der sich ausdehnenden Feuerballexplosion der Bombe in verschiedenen Zeitintervallen zu messen und somit die Effizienz der Explosion zu bestimmen. Edgerton fotografierte mit der Rapatronic 1952 die Wasserstoffbombentests auf dem Eniwetok-Atoll.

Die Innovationen der Hochgeschwindigkeitskameras in Los Alamos und während des Kalten Krieges beeinflussten das Gebiet der Fotografie stark. Die Entwicklung neuer Technologien und Techniken wie Kameras mit erhöhten fps, elektrischen Blitzen und magnetisch gesteuerten Verschlusszeiten erweiterte die Anwendungen für die Fotografie innerhalb der Wissenschaft und darüber hinaus. Hochgeschwindigkeitsfotografie wurde in wissenschaftliche Studien von Raketen bei der NASA sowie in die Erforschung von Lasern einbezogen. Diese Art der Fotografie wurde auch in der Medizin und im verarbeitenden Gewerbe eingesetzt.

Mit der Zugänglichkeit der Fototechnologie und den Fortschritten der Digitalkameras ist die Hochgeschwindigkeitsfotografie heute Teil der visuellen Kultur auf der ganzen Welt geworden. Hochgeschwindigkeitsfotografie und Zeitlupenvideos sind überall zu sehen, von Museen bis Flickr und von Blockbuster-Filmen bis hin zu YouTube-Anleitungen. Auf diese Weise reicht das Erbe der Innovationen in Los Alamos weit über die Atomwissenschaft und die Atombombe hinaus.

Obwohl es jetzt alltäglich geworden ist, ist die moderne Fotografie immer noch eine ziemlich neue Erfindung. Seit ihrer Erfindung in den 1830er Jahren hat die Fotografie eine Reihe wichtiger Entwicklungen und Fortschritte erfahren. Einer dieser großen Fortschritte war die Entwicklung von Hochgeschwindigkeitskameras. Diese Kameras ermöglichten es Fotografen, eine Frame-by-Frame-Aufschlüsselung von Ereignissen oder Ereignissen zu erfassen…

Obwohl es jetzt alltäglich geworden ist, ist die moderne Fotografie immer noch eine ziemlich neue Erfindung. Seit ihrer Erfindung in den 1830er Jahren hat die Fotografie eine Reihe wichtiger Entwicklungen und Fortschritte erfahren. Einer dieser großen Fortschritte war die Entwicklung von Hochgeschwindigkeitskameras. Diese Kameras ermöglichten es Fotografen, eine Frame-by-Frame-Aufschlüsselung von Ereignissen oder Ereignissen zu erfassen…

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