höghastighetsfotografering

även om det har blivit vanligt nu är modern fotografering fortfarande en ganska ny uppfinning. Sedan uppfinningen på 1830-talet har fotografering genomgått ett antal viktiga utvecklingar och framsteg. En av dessa stora framsteg var utvecklingen av höghastighetskameror. Dessa kameror gjorde det möjligt för fotografer att fånga och skapa en bild-för-bild-uppdelning av händelser eller händelser för snabbt för det mänskliga ögat att urskilja.

historia av höghastighetskameror

det första stora genombrottet med höghastighetskameror var 1878. Eadweard Muybridge, en brittisk expat och fotograf som bor i Kalifornien, fick i uppdrag att använda fotografier för att avgöra om en häst lyfte alla fyra hovarna från marken när han galoppade. Med hjälp av tjugofyra kameror kopplade till ett slutarutlösningssystem dikterat av hästens galopperande väg, fångade han en höghastighetsrörelsesekvens som visar att hästar lyfter alla fyra hovarna från marken när de galopperar.

åtta år senare 1886 fångade den österrikiska fysikern Peter Salcher den första bilden av en supersonisk kula. Österrikisk fysikprofessor och filosof Ernest Mach använde Salchers fotografi, ”Bullet in Flight”, i sina studier av supersonisk rörelse. Machs instrumentella arbete i supersonisk rörelse är varför ljudets hastighet bär hans efternamn.

 hästen i rörelse. Eadweard Muybridge, via Wikimedia Commons

bildtext:

hästen i rörelse. Eadweard Muybridge, via Wikimedia Commons

på 1930-talet köpte Bell Telephone Laboratories höghastighetskameror från Eastman Kodak för sina studier av effekterna av relay bounce. Kamerorna körde 16 mm film med 1000 bilder per sekund (fps) och en 100-fots lastkapacitet. Med en önskan om ännu snabbare kameror utvecklade Bell Telephone Laboratories sin egen höghastighetskamera. Namngiven Fastax, den här kameran kan producera 5,000 fps.

senare sålde laboratoriet sin design till Wollensak Optical Company, vilket förbättrade kameran för att hantera 10 000 fps. 1940 lämnade Cearcy D. Miller in ett patent för en roterande spegelkamera som teoretiskt kunde 1 000 000 fps.

hur höghastighetskameror fungerar

för att framkalla en känsla av rörelse från stillbildsbilder använder filmbio (film) kameror ”intermittent rörelse.”För att fånga en kontinuerlig serie bilder på sekventiella filmramar används intermittent rörelse för att gradvis förflytta filmramen för RAM. Som ett resultat verkar bilderna röra sig och hända i realtid när filmen spelas framåt med normal projektionshastighet.

 kameraarbete på Los Alamos

bildtext:

kameraarbete på Los Alamos

höghastighetsbiokameror kan fånga motiv och händelser som händer i extremt snabba hastigheter genom att synkronisera filmens hastighet med bildens hastighet. Efter inspelning av en sekvens av bilder med hög hastighet kan filmen spelas med normal hastighet, vilket gör att sekvensen visas i slow motion och möjliggör bättre visuell analys.

till skillnad från konventionella filmkameror använder höghastighetskameror inte intermittent rörelse för att främja sin film. Istället använder höghastighetskameror en form av kontinuerlig framsteg som gör att filmen kan röra sig med högre hastighet än med intermittent rörelse. Det vanligaste sättet att producera denna typ av framsteg är att ersätta den normala kamerans slutare med ett roterande parallellsidigt glasblock (roterande prismfotografering).

när prismen roterar flyttar den bilden synkroniserad med filmen; samtidigt fungerar prismen som slutaren. För att bryta ner höghastighetsåtgärderna ytterligare genom att skjuta fler bilder per sekund utvecklades roterande spegel och roterande trumtekniker. För mer information om hur dessa typer av kameror fungerar, Klicka här.

Streakfotografering är en annan relevant form av höghastighetsfotografering. Streakfotografering liknar den typ av fotografering som används i ”photo-finish” – bilder. Streak-kameror har slitsar istället för den vanliga kamerans slutare. Dessa kameror kan använda roterande spegel och roterande trumsystem för att ta höghastighetsbilder.

Los Alamos Innovations

vid Los Alamos, NM under Manhattan-projektet använde forskare höghastighetsfotografering som ett sätt att studera och utvärdera sina kärnvapendesigner och tester. Höghastighetskameror användes för att fotografera tester av uran ”gun-typ” bomb design. Dessa kameror kunde fånga uran-235S” långsamma ” kritiska införingstid på cirka en millisekund. Kritisk införingstid är den tid som krävs för att bilda mer än tillräckligt klyvbart material för att upprätthålla en kärnkedjereaktion, känd som att bilda en kritisk massa.

 Julian E. Mack vid transitering under undersökning av Z

bildtext:

Julian E. Mack vid Transit under undersökning av Z

kamerorna var dock inte tillräckligt snabba för att fotografera de plutoniumbaserade experimenten. Till skillnad från uran har plutonium-240 en hög grad av spontan fission och har en mindre kritisk införingstid på cirka tio nanosekunder. För att fotografera plutoniumbaserade tester och vapen behövde Los Alamos-fotografer ännu snabbare höghastighetskameror.

för att studera implosionsdesignen på Los Alamos Anchor Ranch-plats och senare Trinity-platsen utvecklade Optikgruppmedlemmar och forskare nya och förbättrade fotografiska tekniker. Dessa tekniker inkluderade roterande prisma och roterande spegelfotografering, högexplosiv blixt (”argon bomb”) fotografering och blixtröntgenfotografering. Marley-kameran uppfanns av den brittiska fysikern och Manhattan-projektforskaren W. Gregory Marley och var ett av de första höghastighetskameraalternativen.

som Clay Perkins beskriver i sin intervju på The Voices of the Manhattan Project-webbplatsen, Los Alamos-forskare ”tog Marley-kameran till Los Alamos för att ta bilder av Trinity-testet.”The Marley camera” arbetade med ett snurrande hjul med små slitsar framför en massa enskilda kameror, så att säga. En bit film, men med flera linser. Geometrin för det gjorde det möjligt att ta bilder upp till 100 000 bilder på en sekund.”Denna hastighet gjorde det fördelaktigt att studera atombomben.

Borrkanal ovanpå 10 000 yard N skydd. B. C. Benjamin och Berlyn Brixner (centrum)

bildtext:

borrning kanal på toppen av 10.000 yard n skydd. B. C. Benjamin och Berlyn Brixner (centrum)

även om Marley-kameran användes i utvecklingsprocessen för att bygga bomben, noterade Perkins att kameran i slutändan inte användes vid Trinity-testet eftersom ”vid tiden för Trinity-testet var Marley föråldrad.”I sin rapport om händelserna i Trinity noterade ledaren för T-5-fotogruppen Professor Julian Ellis Mack att” det fasta korta fokuset och den låga kvaliteten på linserna förmodligen skulle ha gjort Marley-kamerabilderna värdelösa ” under Trinity-testet.

som chef för Optik i Avdelningen för Vapenfysik (Grupp G-11) arbetade Mack med gruppmedlemmar inklusive Berlyn Brixner för att testa och utveckla kameror som slutligen användes vid Trinity. Förbättra den befintliga roterande, höghastighetskamerateknik, Mack uppfann Mack Streak Camera, en roterande spegelkamera med en 0.0000001-andra upplösning. Denna upplösning skulle göra det möjligt för kameran att ta bilder med 0,0000001 sekunders intervall, vilket ger ännu mer detaljer per ram för att studera höghastighetshändelser.

i sin intervju om the Voices of the Manhattan Project påminde Berlyn Brixner om att Mack rekryterade honom för att använda kameran och fotografera explosioner. Brixner beskrev också hur Macks streak-kamera fungerade: ”du avbildade objektet, vilket var en explosion, för att vara på kamerans slits. Sedan överfördes den bilden till filmen och den rörde sig längs filmen så att när ljuset dök upp i den slitsen spelades det in på filmen och på så sätt kunde fysikern berätta vad som hände i explosionen. Det fungerade vackert.”

fotografering vid Trinity-testet

den 16 juli 1945 i Alamogordo, New Mexico, detonerades” gadgeten”, en plutoniumimplosionsanordning i Trinity-testet. Som en av huvudfotograferna för Trinity-testet hjälpte Brixner att orkestrera användningen av femtiotvå olika kameror för att fånga testet på film.

enligt bilaga I till Macks rapport ”juli 16th Nuclear Explosion, Space-Time Relationships” om Trinity-testet fanns det femtiotvå olika kameror som användes för att fånga testet på film. Av de femtiotvå kamerorna fanns följande antal av varje typ av kamera:

  • 3 Fastax 8 mm kameror
    10 000 n visar kamerainstallation på tak av skydd, Cine E kameror under hyllan, 24 Mitchell på hyllan, B L spektrograf i bakgrunden

    bildtext:

    10,000 N visar kamerainstallation på tak av skydd, Cine E kameror under hyllan, 24 Mitchell på hyllan, B & L spektrograf i bakgrunden

  • 3 Fastax 16 mm kameror
  • 3 långsamma Fastax 16 mm kameror
  • 3 Fastax Primocard 16 mm kameror
  • 4 Mitchell 35 mm kameror
  • 24 Kodak Cine ”E” 16 mm kameror
  • 2 Fairchild K-17B Aerokameror
  • 4 Fairchild k-17B aerokameror med stereografisk kapacitet
  • 2 pinhålskameror
  • 1 stillbildskamera
  • 3 chock Byt kameror

bilderna och filmen som genererades från testet användes för spektrografisk och avkastningsanalys av bomben. Som antyddes av listan ovan användes en mängd olika kameror under Trinity-testet. Många av dessa kameror hade olika filmhastigheter, linser och exponeringar för att fånga olika stadier av atombombexplosionen.

Fastax-kameror användes för att registrera små detaljer om explosionen. Roterande trumspektrografkameror användes för att övervaka ljusvåglängder som emitterades av eldbollen. Pinhole-kameror användes för att spela in gammastrålar.

enligt Brixner fick de ”en komplett skiva med de rörliga kamerorna av hela explosionen.”I slutet av testet” togs något som 100 000 bilder med alla dessa kameror.”Eftersom det mesta av inspelningen gjordes på filmkameror kommer en majoritet av bilderna från enskilda ramar eller stillbilder från filmfilmen.

både svartvitt film och färgfilm användes i kameror vid Trinity-testet. Medan Jack Aebys färgfotografi av Trinity-testet är det mest kända, använde några av Mack och Brixners kameror färgfilm. I sin rapport den 16 juli noterade Mack att de tjugofyra Kodak Cine ” e ” 16 mm-kamerorna använde Kodachrome-film. Kodachrome släpptes av Eastman Kodak 1935 och var en av de första framgångsrika färgfilmerna. I sin intervju sa Brixner att hans kameror med färgfilm ”gjorde några tillfredsställande bilder men inget särskilt spektakulärt.”

arv av höghastighetskameror

höghastighetskameror fortsatte att användas under det kalla kriget för att fånga andra kärnvapenprov. Harold Edgerton, fadern till modern höghastighetsfotografering, förändrade hur dessa explosioner spelades in med sin uppfinning av stroboskopet och Rapatronic.

 Rapatronic Fotografi sekvens från Operation Redwing på Eniwetok Atoll

Caption:

Rapatronic Fotografi sekvens från Operation Redwing på Eniwetok Atoll. Foto med tillstånd av federala regeringen i USA (http://sonicbomb.com/albums/album47/mahawk.jpg), via Wikimedia Commons

stroboskopet använder ljusblixtar för att låta människor se bilder som händer för snabbt för det mänskliga ögat att normalt se. Stroboskopet kan göra detta genom att synkronisera frekvensen för sin elektriska blixt med hastigheten på ett objekt i rörelse.

när Edgerton kombinerade det elektroniska stroboskopet med en speciell höghastighetskamera, kunde han ordna varje blixt för att exponera exakt en filmram. Med hjälp av denna teknik kunde han få höghastighetshändelser att visas i extremt långsam rörelse.

Rapatronic eller Rapid Action Electronic shutter tillät Edgerton och hans kollegor Kenneth Germeshausen och Herbert Grier att fånga kärnexplosioner för atomenergikommissionen (AEC). Slutaren öppnades och stängdes genom att slå på och stänga av ett magnetfält. Genom att manipulera slutartiden kan de generera en exponering så kort som två mikrosekunder.

 Blå Gul Vattenkollision

Bildtext:

Blå Gul Vattenkollision. Foto med tillstånd av 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

de Rapatroniska bilderna gjorde det möjligt för AEC att mäta diametern på bombens expanderande eldbollsexplosion vid olika tidsintervall och därmed bestämma explosionens effektivitet. Edgerton använde Rapatronic för att fotografera vätebombtesterna vid Eniwetok Atoll 1952.

innovationerna av höghastighetskameror i Los Alamos och under det kalla kriget påverkade fotograferingsområdet kraftigt. Utvecklingen av ny teknik och tekniker som kameror med ökad fps, elektriska blixtar och magnetiskt styrda slutartider utvidgade applikationerna för fotografering inom vetenskapen och därefter. Höghastighetsfotografering införlivades i vetenskapliga studier av raketer vid NASA samt forskning av lasrar. Denna typ av fotografering användes också inom medicin och inom tillverkningssektorn.

med tillgängligheten av fotografisk teknik och framsteg av digitalkameror idag har höghastighetsfotografering blivit en del av visuell kultur runt om i världen. Höghastighetsfotografering och slow motion-videor kan ses överallt från museer till Flickr och från blockbuster-filmer till YouTube-instruktioner. på detta sätt sträcker sig arvet från innovationer på Los Alamos långt bortom kärnvetenskap och atombomben.

även om det har blivit vanligt nu är modern fotografering fortfarande en ganska ny uppfinning. Sedan uppfinningen på 1830-talet har fotografering genomgått ett antal viktiga utvecklingar och framsteg. En av dessa stora framsteg var utvecklingen av höghastighetskameror. Dessa kameror gjorde det möjligt för fotografer att fånga och skapa en bild-för-bild-uppdelning av händelser eller händelser för…

även om det har blivit vanligt nu är modern fotografering fortfarande en ganska ny uppfinning. Sedan uppfinningen på 1830-talet har fotografering genomgått ett antal viktiga utvecklingar och framsteg. En av dessa stora framsteg var utvecklingen av höghastighetskameror. Dessa kameror gjorde det möjligt för fotografer att fånga och skapa en bild-för-bild-uppdelning av händelser eller händelser för…

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.