Видеоурок по физике "Фотография"

Конспект урока

Химическое действие света лежит в основе фотографии.Слово «фотография» происходит от греческого «фото» – свет, «графо» – рисую, пишу. Фотография – рисование светом, светопись – была открыта не сразу. Фотография – рисование светом, светопись – была открыта не сразу и не одним человеком.
В это изобретение вложен труд ученых многих поколений разных стран мира. Люди давно стремились найти способ получения изображений, который не требовал бы долгого и утомительного труда художника. Существует множество интересных фактов из истории фотографии. Принцип действия фотографии основан на получении изображений и фиксировании их с помощью химических и физических процессов, получаемых с помощью света, то есть электромагнитных волн, излучаемых или отражённых. Изображения с помощью отражённого от предметов видимого света получали ещё в глубокой древности и использовали для живописных и технических работ. Метод, названный позже ортоскопической фотографией, не требовал серьёзных оптических приспособлений. В те времена использовались лишь малые отверстия или щели. Проектировались изображения на противоположные от этих отверстий поверхности. Далее метод был усовершенствован с помощью оптических приборов, помещаемых на место отверстия. Это послужило основой для создания камеры, ограничивающей получаемое изображение от засветки не несущим изображение светом. Камера была названа обскурой, изображение проецировалось на её заднюю матовую стенку и перерисовывалось по контуру художником.Принцип работы камеры-обскуры описал в своих трудах выдающийся итальянский ученый и художник эпохи Возрождения Леонардо да Винчи. Предметы изображаются в точных пропорциях и цветах, но в уменьшенных, по сравнению с натурой, размерах и в перевернутом виде. Это свойство темной комнаты (или камеры-обскуры) было известно еще древнегреческому мыслителю Аристотелю, жившему в IV веке до нашей эры. Затем камерой-обскурой стали называть ящик с двояковыпуклой линзой в передней стенке и полупрозрачной бумагой или матовым стеклом в задней стенке. Перевернутое изображение достаточно было с помощью зеркала поставить прямо и обвести карандашом на листе бумаги. В России в середине XVIII века была распространена камера – обскура под названием «махина для снимания перспектив», сделанная в виде походной палатки.
Большая камера-обскура, сооруженная в Киме Атанасиусом Кирчером в 1646 году, показана без верхней и боковой стенок. Это было небольшое передвижное помещение, которое легко переносилось художником на место, где он хотел рисовать. Художник забирался в это помещение через люк. На гравюре он очерчивает, с обратной стороны, изображение на прозрачной бумаге, которая висит напротив одной из линз. С ее помощью были документально запечатлены виды Петербурга, Петергофа, Кронштадта. Людям хотелось полностью механизировать процесс рисования, научиться не только фокусировать «световой рисунок», но и надежно закреплять его на плоскости химическим путем. В этом помогла химия. Одним из наиболее важных вкладов в создание реальных условий для изобретения способа превращения оптического изображения в химический процесс в светочувствительном слое послужило открытие молодого русского химика-любителя, впоследствии известного государственного деятеля и дипломата.
Русский химик-любитель А.П. Бестужев-Рюмин в 1725 году, занимаясь составлением жидких лечебных смесей, наблюдал в своей лаборатории примечательные явления: растворы солей железа проявили чувствительность к солнечному свету. Это было первое наблюдение, обратившее внимание ученых на неизученное еще интересное свойство солей некоторых металлов. Спустя два года немецкий химик Г. Шульце заметил светочувствительность солей серебра и представил доказательства чувствительности к свету солей брома. На несомненную связь фотохимического превращения в веществах с поглощением света впервые указал в 1818 г. русский учёный Х. И. Гротгус. Он установил влияние температуры на поглощение и излучение света, причём доказал, что понижение температуры увеличивает поглощение, а повышение температуры увеличивает излучение света. В своих сообщениях Гротгус чётко сформулировал мысль о том, что только те лучи могут химически действовать на вещество, которые этим веществом поглощаются. Это положение со временем, уже после открытия фотографии, стало первым, основным законом фотохимии.
В 1842 г. английский ученый Д. Гершель и в 1843 г. американский профессор химии Д. Дрейпер, также работая над данной проблемой, получили аналогичный вывод независимо друг от друга. Поэтому историки науки основной закон фотохимии называют законом Гротгуса – Гершеля – Дрейпера. Четкое объяснение этого закона можно дать с помощью теории Планка, благодаря которой мы знаем, что излучение света происходит прерывисто определенными и неделимыми порциями энергии, называемыми квантами.
Многие ученые и изобретатели разных стран только в первой трети прошлого столетия начали работать над проблемой получения и закрепления светового изображения в камере-обскуре. Наилучших успехов добились французы Жозеф Нисефор Ньепс, Луи-Жак Манде Дагер и англичанин Уильям Генри Фокс Тальбот. Их принято считать изобретателями фотографии. Процесс фотографирования – освещение чувствительного фотослоя пластинки или пленки и её последующая химическая обработка.
Ньепс первым в мире закрепил "солнечный рисунок". В 1826 г. он с помощью камеры-обскуры получил на металлической пластинке снимок, который так и назвал - гелиография (солнечный рисунок). Экспозиция длилась восемь часов. Изображение было весьма низкого качества, и местность была едва различима. Но с этого снимка началась фотография.
Ньепс нанёс раствор асфальта в лавандовом масле на полированную оловянную пластинку, которую выставлял на солнечный свет под полупрозрачным штриховым рисунком. Там, где асфальт находился в тени рисунка, он не подвергался воздействию солнечного света и после экспозиции растворялся в лавандовом масле, остальная же часть затвердевала. После пластинку обрабатывали и покрывали краской, а затем лаком. Свет задубливал лак в освещенных местах, а лавандовое масло вымывало незадубившиеся участки лака, в результате чего возникало рельефное изображение. Покрытые лаком пластинки также применялись вместе с камерой-обскуры для формирования прочных светописных изображений.
Тальбот зафиксировал солнечный луч спустя 9 лет в 1835 г. На его снимке было решетчатое окно дома. В отличие от снимков Ньепса выдержка длилась в течение одного часа. В качестве основы Тальбот применил бумагу, пропитанную хлористым серебром. В результате своей работы он получил первый в мире негатив, а затем приложив к нему светочувствительную бумагу, приготовленную таким же способом, впервые сделал позитивный отпечаток. Такой способ съемки назывался калотипией, что означало «красота». Так он показал возможность тиражирования снимков и связал будущее фотографии с миром прекрасного.
Известный французский художник Дагер стал автором первой знаменитой парижской диорамы. Работая над световыми картинами, ему захотелось сохранить, закрепить изображение. И он продолжил работу в данном направлени, в результате чего ему удалось усовершенствовать гелиографию. К тому времени этот процесс был уже модифицирован: наносился слой серебра на металлические пластины и затем тщательно очищенная поверхность серебра обрабатывалась парами йода. В результате такой обработки на зеркальной поверхности пластинки образуется тонкая кристаллическая пленка иодида серебра – вещества, чувствительного к свету. В 1833 г. Дагер усовершенствовал методику Ньепса и смог получать изображения значительно большей яркости. Снимок сложного натюрморта, составленный из произведений живописи и скульптуры, был четким и насыщенным, хотя Дагер экспонировал серебряную пластинку в камере-обскуре всего 30 минут, а затем, выдержав над парами нагретой ртути в темной комнате, закрепил изображение с помощью раствора поваренной соли.
Этот способ получения фотоизображения изобретатель назвал собственным именем – дагеротипия – и передал его описание секретарю Парижской Академии наук Доминику-Франсуа Араго. 7 января 1839 г. Араго торжественно доложил ученому собранию об удивительном изобретении Дагера, заявив, что «отныне луч солнца стал послушным рисовальщиком всего окружающего». Этот день навсегда вошел в историю как день рождения фотографии.
В России первым получил фотографические изображения выдающийся русский химик и ботаник, академик Юлий Федорович Фрицше (1808 – 1871). Это были фотограммы листьев растений, выполненные по способу Тальбота. Фрицше на заседании Петербургской Академии наук в 1839 г. представлял первую исследовательскую работу по фотографии в нашей стране и одну из первых исследовательских работ по фотографии в мире. Ученые были заинтересованы получением фотографий, поэтому использовали различные варианты, меняя при этом основу – пластину. Большой вклад в достижение фототехники внесли такие ученые, как французы Ф.Физо, А.Клоде, венгр Й.Петцваль, русский А.Греков, американец С.Морзе и многие другие. В конце 40-х годов 19 века изобретатель из семьи Ньепсов - Ньепс де Сен-Виктор -заменил негативную подложку из бумаги стеклом, покрытым слоем крахмального клейстера или яичного белка. Слой очувствили к свету солями серебра.
В 1851 г. англичанин С. Арчер покрыл стекло коллодионом. Позитивы стали печатать на альбуминной бумаге. Фотографии можно было размножать. В семидесятых годах 19 века Ричард Меддокс предложил съемку на сухих броможелатиновых пластинках. Светочувствительный слой фотопластинки – кристаллики бромида серебра AgBr, внедренные в желатин. Под действием света происходит фотохимическая реакция разложения. Попадание световых квантов в кристаллик приводит к отрыву электронов от атома брома. Электроны захватываются ионами серебра, в кристаллике образуются нейтральные атомы. Под действием проявителя бром растворяется, а оставшиеся атомы серебра дают негативное изображение. Металлическое серебро выделяется, образуя скрытое изображение.
В 1873 г. Г. Фогель изготовил ортохроматические пластинки.
В 1889 г. Д. Истмен начал производство целлулоидных пленок.
В 1904 г. появились первые пластинки для цветной фотографии, выпущенные фирмой «Люмьер».
Знаменитый русский художник Илья Репин тоже решил попробовать заняться фотографией. Но процесс ему очень не понравился: «Зачем выдумывать такой страшный аппарат, если гораздо проще нарисовать чудесный портрет!»
В 20 веке для получения кадра необходимо было фотопластинку химически обработать: проявить, промыть, поместить в фиксаж (закрепить изображение), ещё раз промыть – и негативное изображение готово! Оно обратно реальному объекту по свету и теням. Наиболее засвеченные места фотопластинки чернеют больше, мало освещенные меньше. Место светлых участков занимают темные и наоборот.
Для получения фотоснимка пластину накладывают на фотобумагу и после освещения и аналогичной обработки получают позитивное изображение.
XX век называют веком атома, веком космоса, веком генетики т.д. И мало кто задумывается над тем, какую роль в достижениях всех этих наук сыграла фотография, а ведь сейчас без нее исследователи не могут ступить и шагу. Не только исследователи, но и деятели искусств – ведь в основе кинематографа тоже лежит фотография, да и полиграфические технологии без нее не возможны. Современная фотография находит все большее применение в науке, технике и повседневной жизни. С помощью фотографии били получены снимки планет, изображения живой клетки и кристаллической решетки минералов, изображения элементарных частиц, составляющих атом.
Фотография сочетает в себе оптику, точную механику и тонкую химическую технологию, а со стороны технической и художественной – теорию композиции, эстетику и теорию восприятия.
Также фотография является сегодня перспективным рынком: этот бизнес считается одним из прибыльных.
Фотография наших дней –это методы исследования и документации, «зеркало памяти» народов, это различные виды прикладной деятельности.
По мере развития фотографии было создано большое количество различных конструкций и вспомогательных механизмов для получения изображений. Основное устройство фотографический аппарат, сокращённо «фотоаппарат» или «фотокамера», и принадлежности к нему.
В 21 веке появился новый вид изображения 3D-фотография. Технологию создания трёхмерных фотоснимков, над которой работают израильские учёные, специалисты называют революционной. Для мировой фотоиндустрии это такой же по значимости прорыв, как превращение чёрно-белой фотографии в цветную. Трёхмерной фотографией называют разные штуки: от "переливных" календариков, голограмм, стереоэффектов, которые видно только в очках, Flash-анимации до того, чем, собственно, 3D-фото и должно быть — правильно, такой же фотографией, как обычная, только трёхмерной.

Остались вопросы по теме? Наши педагоги готовы помочь!

Подготовим к ЕГЭ, ОГЭ и другим экзаменам

Найдём слабые места по предмету и разберём ошибки

Повысим успеваемость по школьным предметам

Поможем подготовиться к поступлению в любой ВУЗ