Fotografia de alta velocidade

embora tenha se tornado comum agora, a fotografia moderna ainda é uma invenção bastante nova. Desde a sua invenção na década de 1830, a fotografia passou por uma série de desenvolvimentos e avanços importantes. Um desses grandes avanços foi o desenvolvimento de câmeras de alta velocidade. Essas câmeras permitiram que os fotógrafos capturassem e criassem uma quebra quadro a quadro de eventos ou ocorrências muito rápido para o olho humano discernir.

história de câmeras de alta velocidade

o primeiro grande avanço com câmeras de alta velocidade foi em 1878. Eadweard Muybridge, um expatriado Britânico e fotógrafo que vive na Califórnia, foi contratado para usar fotografias para determinar se um cavalo levantou todos os quatro cascos do chão ao galopar. Usando vinte e quatro câmeras presas a um sistema de liberação do obturador ditado pelo caminho galopante do cavalo, ele capturou uma sequência de movimento de alta velocidade provando que os cavalos levantam todos os quatro cascos do chão ao galopar.Oito anos depois, em 1886, o físico austríaco Peter Salcher capturou a primeira imagem de uma bala supersônica. O professor de física e filósofo austríaco Ernest Mach usou a fotografia de Salcher, “Bullet in Flight”, em seus estudos sobre o movimento supersônico. O trabalho instrumental de Mach em movimento supersônico é por isso que a velocidade do som leva seu sobrenome.

o cavalo em movimento. Eadweard Muybridge , via Wikimedia Commons

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O Cavalo em Movimento. Eadweard Muybridge , via Wikimedia Commons

Na década de 1930, a Bell Telephone Laboratories comprou câmeras de alta velocidade da Eastman Kodak por seus estudos sobre os efeitos do relé de rejeição. As câmeras rodavam filme de 16 mm a 1000 quadros por segundo (fps) e uma capacidade de carga de 100 pés. Com o desejo de câmeras ainda mais rápidas, a Bell Telephone Laboratories desenvolveu sua própria câmera de alta velocidade. Chamada de Fastax, esta câmera pode produzir 5.000 fps.

mais tarde, o laboratório vendeu seu design para a Wollensak Optical Company, que melhorou a câmera para lidar com 10.000 fps. Em 1940, Cearcy D. Miller registrou uma patente para uma câmera espelhada rotativa teoricamente capaz de 1.000.000 fps.

como as câmeras de alta velocidade funcionam

para evocar uma sensação de movimento de imagens fotográficas estáticas, as câmeras de cinema (filme) usam “movimento intermitente.”Ao capturar uma série contínua de imagens em quadros sequenciais de filme, o movimento intermitente é usado para avançar progressivamente o filme quadro a quadro. Como resultado, as imagens parecem se mover e acontecem em tempo real quando o filme é reproduzido à velocidade normal de projeção.

Câmara de Trabalho em Los Alamos

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o Trabalho de Câmera em Los Alamos

Alta velocidade de cinema com câmeras capazes de capturar assuntos e eventos que acontecem em velocidades extremamente rápidas por sincronizar a velocidade do filme com a velocidade da imagem. Depois de gravar uma sequência de imagens em alta velocidade, o filme pode ser reproduzido em velocidade normal, o que faz com que a sequência apareça em câmera lenta e permite uma melhor análise visual.

ao contrário das câmeras de cinema convencionais, as câmeras de alta velocidade não usam movimento intermitente para avançar seu filme. Em vez disso, as câmeras de alta velocidade usam uma forma de avanço contínuo que permite que o filme se mova a uma velocidade mais alta do que com movimento intermitente. A maneira mais comum de produzir esse tipo de avanço é substituir o obturador normal da câmera por um bloco de vidro rotativo de lados paralelos (Fotografia de prisma rotativo).

à medida que o prisma gira, ele move a imagem em sincronia com o filme; ao mesmo tempo, o prisma serve como obturador. Para quebrar ainda mais as ações de alta velocidade, disparando mais quadros por segundo, foram desenvolvidas técnicas de espelho rotativo e tambor rotativo. Para obter mais informações sobre como esses tipos de câmeras funcionam, Clique aqui.

a fotografia de raia é outra forma relevante de fotografia de alta velocidade. A fotografia de raia é semelhante ao tipo de fotografia usada em imagens de “acabamento fotográfico”. As câmeras Streak têm fendas em vez do obturador normal da câmera. Estas câmeras podem empregar o espelho de gerencio e os sistemas de gerencio do cilindro para tomar imagens de alta velocidade.

Los Alamos Innovations

em Los Alamos, NM durante o Projeto Manhattan, os cientistas empregaram a fotografia de alta velocidade como forma de estudar e avaliar seus projetos e testes de armas nucleares. Câmeras de alta velocidade foram usadas para fotografar testes do projeto de bomba “Tipo Arma” de urânio. Essas câmeras foram capazes de capturar o tempo crítico de inserção “lento” do urânio-235 de cerca de um milissegundo. O tempo crítico de inserção é a quantidade de tempo necessária para formar material físsil mais do que suficiente para manter uma reação em cadeia nuclear, conhecida como formação de uma massa crítica.

 Julian E. Mack em trânsito durante o levantamento de Z

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Julian E. Mack em trânsito durante o levantamento de Z

as câmeras, no entanto, não eram rápidas o suficiente para fotografar os experimentos baseados em plutônio. Ao contrário do urânio, o plutônio-240 tem uma alta taxa de fissão espontânea e tem um tempo de inserção crítico menor de aproximadamente dez nanossegundos. Para fotografar testes e armas baseados em plutônio, os fotógrafos de Los Alamos precisavam de câmeras de alta velocidade ainda mais rápidas.

para estudar o design de implosão no site Anchor Ranch De Los Alamos e, mais tarde, no site Trinity, membros do Optics group e cientistas desenvolveram novas e aprimoradas técnicas fotográficas. Essas técnicas incluíam prisma rotativo e fotografia de espelho rotativo, Fotografia de flash altamente explosivo (“bomba de argônio”) e fotografia de raio-X de flash. Inventado pelo físico britânico e cientista do Projeto Manhattan W. Gregory Marley, A câmera Marley foi uma das opções iniciais de câmera de alta velocidade. Como Clay Perkins descreve em sua entrevista no site Voices Of The Manhattan Project, os cientistas de Los Alamos ” trouxeram a câmera Marley para Los Alamos para tirar fotos do teste Trinity.”A câmera Marley” trabalhou com uma roda giratória de pequenos slots na frente de uma massa de câmeras individuais, por assim dizer. Um pedaço de filme, mas com várias lentes. A geometria disso permitiu que as imagens fossem tiradas até 100.000 quadros em um segundo.”Essa velocidade tornou vantajoso estudar a bomba atômica.

 canal de perfuração no topo do abrigo n de 10.000 jardas. B. C. Benjamin e Berlyn Brixner (Centro)

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canal de perfuração em cima de 10.000 quintal n abrigo. B. C. Benjamin e Berlyn Brixner (Centro de)

Embora o Marley câmera foi usada no processo de desenvolvimento de construir a bomba, Perkins observou que a câmara acabou por não ser utilizado no Trinity Teste porque “o tempo da Trindade Teste, o Marley estava fora da data. Em seu relatório sobre os eventos na Trinity, o líder do grupo de fotografia T-5 professor Julian Ellis Mack observou que” o foco curto fixo e a baixa qualidade das lentes provavelmente teriam tornado as fotos da câmera Marley inúteis ” durante o teste Trinity.Como chefe de óptica na Divisão de Física de armas (Grupo G-11), Mack trabalhou com membros do grupo, incluindo Berlyn Brixner para testar e desenvolver câmeras usadas no Trinity. Melhorando a tecnologia de câmera rotativa de alta velocidade existente, Mack inventou a Mack Streak Camera, uma câmera espelhada rotativa com um 0.0000001-segunda resolução. Essa resolução permitiria que a câmera capturasse imagens em intervalos de 0,0000001 segundos, fornecendo ainda mais detalhes por quadro para estudar eventos de alta velocidade.Em sua entrevista sobre as vozes do Projeto Manhattan, Berlyn Brixner lembrou Mack recrutando-o para operar a câmera e fotografar explosões. Brixner também descreveu como a câmera streak de Mack funcionava: “você fotografou o objeto, que foi uma explosão, para estar na fenda da câmera. Então essa imagem foi retransmitida para o filme e que se moveu ao longo do filme para que, à medida que a luz aparecesse naquela fenda, ela fosse gravada no filme e, dessa forma, o físico pudesse dizer o que estava acontecendo na explosão. Funcionou lindamente.”

fotografia no teste Trinity

em 16 de julho de 1945 em Alamogordo, Novo México, o “Gadget”, um dispositivo de implosão de plutônio, foi detonado no teste Trinity. Como um dos principais fotógrafos do teste Trinity, Brixner ajudou a orquestrar o uso de cinquenta e duas câmeras diferentes para capturar o teste em filme.

de acordo com o Apêndice I do relatório “explosão Nuclear de 16 de julho, relações espaço-temporais” de Mack sobre o teste Trinity, havia cinquenta e duas câmeras diferentes usadas para capturar o teste em filme. Das cinqüenta e duas câmeras, havia o seguinte número de cada tipo de câmera:

  • 3 Fastax 8 mm câmeras
    10,000 N mostra a instalação de câmeras no teto do abrigo, Cine E câmeras em prateleira, 24 Mitchell na prateleira, B L o Espectrógrafo no fundo

    Legenda:

    10,000 N mostra a instalação de câmeras no teto do abrigo, Cine E câmeras em prateleira, 24 Mitchell na prateleira, B & L Espectrógrafo no plano de fundo

  • 3 Fastax câmeras de 16 mm
  • 3 Lenta Fastax câmeras de 16 mm
  • 3 Fastax Primocard câmeras de 16 mm
  • 4 Mitchell câmeras de 35 mm
  • 24 Kodak Cine “E” câmeras de 16 mm
  • 2 Fairchild K-17B Aero câmeras
  • 4 Fairchild K-17B Aero câmeras com estereográfica capacidades
  • 2 Câmeras Pinhole
  • 1 Máquina Fotográfica
  • 3 De Choque Câmeras de comutação

as imagens e o filme gerados a partir do teste foram utilizados para análise espectrográfica e de rendimento da bomba. Como sugerido pela lista acima, uma variedade de câmeras foram usadas durante o teste Trinity. Muitas dessas câmeras tinham diferentes velocidades de filme, Lentes e exposições para capturar diferentes estágios da explosão da bomba atômica.

Câmeras Fastax foram usadas para registrar detalhes minuciosos da explosão. Câmeras de espectrógrafo de tambor rotativo foram usadas para monitorar comprimentos de onda de luz emitidos pela bola de fogo. Câmeras Pinhole foram usadas para gravar raios gama.

de acordo com Brixner ,eles ” obtiveram um registro completo com as câmeras de filmes de toda a explosão.”Até o final do teste,” algo como 100.000 fotos foram tiradas com todas essas câmeras.”Como a maior parte da gravação foi feita em câmeras cinematográficas, a maioria das fotos vem de molduras individuais ou fotos do filme cinematográfico.O filme preto e branco e o filme colorido foram usados em câmeras no teste Trinity. Embora a fotografia colorida de Jack Aeby’s do teste Trinity seja a mais conhecida, algumas das câmeras de Mack e Brixner usaram filme colorido. Em seu relatório de 16 de julho, Mack observou que as vinte e quatro câmeras Kodak Cine “e” 16 mm usavam filme Kodachrome. Lançado pela Eastman Kodak em 1935, Kodachrome foi um dos primeiros filmes coloridos de sucesso. Em sua entrevista, Brixner disse que Suas Câmeras com filme colorido ” fizeram algumas fotos satisfatórias, mas nada particularmente espetacular.”

Legacy of high-Speed Cameras

high-speed cameras continued to be used during the Cold War to capture other nuclear tests. Harold Edgerton, o pai da fotografia Moderna de alta velocidade, mudou a maneira como essas explosões foram registradas com sua invenção do estroboscópio e do Rapatronic.

Rapatronic Fotografia de Sequência da Operação de Redwing no Atol de Eniwetok

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Rapatronic Fotografia de Sequência da Operação de Redwing no Atol de Eniwetok. Foto por Cortesia do governo Federal dos Estados Unidos (http://sonicbomb.com/albums/album47/mahawk.jpg) , via Wikimedia Commons

O estroboscópio usa flashes de luz para permitir que as pessoas para ver imagens que acontecer rápido demais para que o olho humano ver normalmente. O estroboscópio é capaz de fazer isso sincronizando a frequência de seu flash elétrico com a velocidade de um objeto em movimento.

quando Edgerton combinou o estroboscópio eletrônico com uma câmera especial de alta velocidade, ele foi capaz de organizar cada flash para expor exatamente um quadro de filme. Usando essa tecnologia, ele poderia fazer Eventos de alta velocidade aparecerem em câmera extremamente lenta.O obturador Eletrônico Rapatronic ou Rapid Action permitiu que Edgerton e seus colegas Kenneth Germeshausen e Herbert Grier capturassem explosões nucleares para a Comissão de Energia Atômica (AEC). O obturador abriu e fechou ligando e desligando um campo magnético. Ao manipular a velocidade do obturador, eles poderiam gerar uma exposição tão curta quanto dois microssegundos.

Colisão De Água Azul Amarela

Legenda:

Colisão Azul Da Água Amarela. Foto Cortesia de 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

O Rapatronic imagens permitidas as AEC para medir o diâmetro da bomba de expansão de explosão de bola de fogo em diferentes intervalos de tempo, e, assim, determinar a eficiência da explosão. Edgerton usou o Rapatronic para fotografar os testes da bomba de hidrogênio no Atol Eniwetok em 1952.

as inovações das câmeras de alta velocidade em Los Alamos e durante a Guerra Fria impactaram muito o campo da fotografia. Os desenvolvimentos de novas tecnologias e técnicas como câmeras com fps aumentado, flashes elétricos e velocidades de obturador magneticamente controladas expandiram as aplicações para fotografia dentro da ciência e além. A fotografia de alta velocidade foi incorporada a estudos científicos de foguetes na NASA, bem como a pesquisa de lasers. Esse tipo de fotografia também foi utilizado na medicina e no setor manufatureiro. Com a acessibilidade da tecnologia fotográfica e os avanços das câmeras digitais hoje, a fotografia de alta velocidade tornou-se parte da cultura visual em todo o mundo. Fotografia de alta velocidade e vídeos em câmera lenta podem ser vistos em todos os lugares, de museus A Flickr e de filmes de grande sucesso a how-to do YouTube. desta forma, o legado de inovações em Los Alamos se estende muito além da ciência nuclear e da bomba atômica.

embora tenha se tornado comum agora, a fotografia moderna ainda é uma invenção bastante nova. Desde a sua invenção na década de 1830, a fotografia passou por uma série de desenvolvimentos e avanços importantes. Um desses grandes avanços foi o desenvolvimento de câmeras de alta velocidade. Essas câmeras permitiram que os fotógrafos capturassem e criassem…

embora tenha se tornado comum agora, a fotografia moderna ainda é uma invenção bastante nova. Desde a sua invenção na década de 1830, a fotografia passou por uma série de desenvolvimentos e avanços importantes. Um desses grandes avanços foi o desenvolvimento de câmeras de alta velocidade. Essas câmeras permitiram que os fotógrafos capturassem e criassem…

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