Лучи видимые и лучи невидимые

Тема 1.3. Сведения о появлении фотографии в России

Начало применения фотографии в науке

ВВЕДЕНИЕ

Пожалуй, ни одна отрасль науки и техники не обходится теперь без фотографии. Фотографические снимки мы видим на страницах журналов и книг. Фотографию используют в учебных заведениях и исследовательских институтах. Фотоаппарат стал необходимой принадлежностью научных экспедиций. По снимкам, производимым с воздуха, изучают местность и проектировщик новой дороги, и картограф, и разведчик полезных ископаемых. С помощью фотографии воспроизводят типографским путём иллюстрации и картины художников.

Мы обеднили бы фотографию, сказав только о её свойствах закреплять на бумаге лишь то, что видит глаз человека. В сочетании с другими приборами и инструментами фотоаппарат позволяет исследователю проникнуть за пределы видимого глазом. Так, фотоаппарат, приспособленный к микроскопу и телескопу, показывает нам жизнь мельчайших живых существ и картины звёздного неба. Фотографические снимки дают возможность производить различные расчёты и таким путём глубже познавать природу изучаемых объектов.

Это уже не повседневная прикладная фотография, а фотография исследующая. Она проникает в недоступное глазу, запечатлевает явления, длящиеся мгновенье, помогает восстанавливать разрушенное временем, следить за процессами, происходящими в недрах вещества. С её участием совершаются выдающиеся научные открытия.

«СОЗДАТЕЛЬ ВТОРОГО ЗРЕНИЯ»

Фотография даёт возможность закреплять зрительные впечатления на бумаге. Сначала от фотографии большего и не требовали. Но в исследованиях живой и неживой природы учёные стремятся перейти границы, доступные восприятию наших органов чувств. Изобретаются приборы, которые лучше «слышат», тоньше «осязают», обнаруживают ничтожно малые примеси веществ. Подобную службу несёт, например, микроскоп; он позволяет видеть мельчайшие, невидимые невооружённым глазом частицы. И от фотографии стали ждать такой же помощи.

Первым в науку ввёл фотографию как метод наблюдения незримого русский исследователь, фотограф-любитель Е. Ф. Буринский (1849—1912).

Евгений Фёдорович Буринский (1849—1912) — выдающийся русский ученый-криминалист, один из основоположников криминалистики, основатель судебной фотографии, технического исследования документов и судебного почерковедения в России.

С 1876 года Буринский стал вести технический отдел журнала «Всемирная иллюстрация». Вскоре Буринский начал заниматься фотографией; поводом стало случайное поручение Э. К. Гартье: «собрать и изучить литературу, в которой что-либо говорилось о случаях выявления на фотографических снимках невидимых глазом изображений». С 1879 года он стал редактором нового журнала «Российская библиография», издававшегося Э. К. Гартье. исследователи считают, что начало работы Буринского «на поприще научной фотографии» относится к декабрю 1881 года.

Основная область научных исследований Буринского — фотографические методы исследования вещественных доказательств (метод усиления контрастов и цветоделение), техническая экспертиза документов и разработка научных основ судебного почерковедения.

В конце семидесятых годов XIX века на международной книжной выставке появились ценные автографы — собственноручные надписи знаменитых людей. Автографы были раскуплены книготорговцами и музеями различных стран, но оказались поддельными. Буринский решил проверить: нельзя ли раскрывать подобные подделки в документах с помощью фотографии?

Изучая различные условия фотографирования (изменение выдержки при съёмке, особенности освещения, различные составы, обрабатывающие негатив, и т. д.), Буринский установил, что в некоторых случаях на пластинке становится видимым то, чего не мог видеть глаз и что не выходит при фотографировании в обычных условиях. Значит, подобрав соответствующие условия фотосъёмки и приёмы обработки пластинки, невидимое можно сделать видимым на фотографическом снимке.

В ходе опытов Буринский открыл способ усиливать оттенки тона, добиваться большего контраста и таким путём выявлять невидимое.

Например, он брал какой-нибудь музейный экспонат с выцветшей надписью. Следы этой надписи, несомненно, там остались, но глаз их не различает. Исследуемый предмет Буринский фотографировал несколько раз, тщательно заботясь, чтобы документ не изменял своего положения. С негативов он отделял плёнки с изображением. Затем брал чистое стекло и с большой тщательностью накладывал одну плёнку на другую, совмещая изображение. С такого сложного негатива, составленного из трёх-пяти плёнок, печатали снимок.

На отпечатке с нескольких совмещённых плёнок становилось видимым даже то, что уничтожалось временем или умышленно кем-нибудь стиралось.

Чем объясняется это явление? При наложении двух или нескольких плёнок становятся плотнее как тёмные, так и светлые места изображения, однако, плотность тёмных мест, как определил Буринский, возрастает гораздо быстрее, чем плотность светлых мест.

Если контраст всё же оказывался незначительным, незаметным, Буринский путём пересъёмки получал со сложного негатива отпечаток на стекле (диапозитив) и этот отпечаток снова несколько раз фотографировал как первоначальный документ; с полученных негативов он снимал плёнки и тоже совмещал их на стекле. Теперь разница в плотностях настолько увеличивалась, что проступали, наконец, детали документа, не выявленные на первом сложном снимке.

В домашней лаборатории Буринского побывали и выцветшие древние рукописи, и археологические экспонаты, против которых в музейных каталогах значилось: надпись неразборчива. Он усиливал не уловимые глазом различия в красках или чернилах и делал незримое зримым.

Исследователь твёрдо верил, что его открытие принесёт пользу многим областям науки: естествознанию, физике, медицине, технике, археологии.

Е. Ф. Буринский справился с решением и другой сложной задачи. В Академии наук заинтересовались одной находкой. Ещё в 1843 году, при рытье подвала в Московском Кремле был найден сосуд с грамотами, написанными на сыромятной коже. По восковым печатям археологи определили, что письмена относятся к XIV веку, ко времени Дмитрия Донского; кожа настолько была повреждена сыростью, что букв совсем не было заметно. Химики долго работали над восстановлением текста, но без успеха. Кожаные свитки были сданы в архив.

Спустя полвека русские историки снова заинтересовались находкой. Сыромятные кожи передали в лабораторию известного химика академика Н. Н. Бекетова. Были испробованы все средства. По заключению учёных, на коже не осталось следов химических веществ, которыми были написаны грамоты. Восстановить текст казалось невозможным. Тогда за восстановление древнего письма взялся Буринский. Применив свой метод, он добился блестящего успеха.

ЛУЧИ ВИДИМЫЕ И ЛУЧИ НЕВИДИМЫЕ

Источником света для фотографии долгое время служило только Солнце. Затем был применён свет ярко горящего металла магния (сжигали магниевую ленту или порошок). Наконец, в фотографии было применено электрическое освещение.

Если пучок «белого», солнечного света направить сквозь узкую щель на стеклянную призму, то можно увидеть, что, пройдя призму, луч отклонится от своего первоначального направления, т. е. преломится к основанию призмы. Поставив на пути преломлённого луча белый экран, мы обнаружим на нём вместо «белого» луча разноцветную, похожую на радугу полосу — спектр. Значит, лучи «белого» света, идущие от Солнца, горящего магния или электрической лампочки, сложные; они состоят из лучей различных цветов.

Весь видимый нами красочный мир с его неисчислимыми по разнообразию цветами и оттенками передаётся соотношением этих семи цветов радуги.

Почему же один предмет нами воспринимается зелёным, другой красным и т. д.? Цвет окружающих нас предметов зависит от источника света и от свойств веществ, входящих в состав освещённых предметов. Различные вещества по-разному воспринимают световые лучи. Некоторые тела поглощают лучи одной длины волны, а отражают и рассеивают лучи других длин волн. Например, зелёные листья рассеивают из видимых лучей только зелёные, из невидимых — инфракрасные. Остальные лучи ими поглощаются.

Направим полученный при помощи призмы спектр не на экран, а на фотографическую пластинку. После её проявления мы обнаружим, что различные части спектра оказали на фотослой неодинаковое действие. В тех местах, куда падали лучи красного, оранжевого, жёлтого и зелёного цветов, пластинка почти не потемнела. Голубые лучи вызвали заметное потемнение; они подействовали на фотослой сильнее, а фиолетовые дали очень большое потемнение. Пластинка потемнела и за пределами различимых глазом фиолетовых лучей, так как там находятся ещё лучи, действующие на фотослой, но невидимые нашим глазом. Они называются ультрафиолетовыми лучами.

А что находится за пределами красной части спектра? Поставив в этой части чувствительный термометр, легко обнаружить повышение температуры. За красной частью спектра имеются невидимые, не действующие на обыкновенную фотопластинку инфракрасные лучи.

Применяя специально приготовленные пластинки, можно фотографировать в невидимых лучах: инфракрасных, ультрафиолетовых, рентгеновых и других. Современная исследовательская фотография с большим успехом применяет эти невидимые лучи. Иногда, снимая в полной для глаза темноте, получают изображение, раскрывающее какое-нибудь явление в живой или неживой природе.

Ещё 80 лет назад учёные могли пользоваться для исследовательской фотографии только лучами видимого света. Теперь фотограф для съёмки может использовать как видимые, так и невидимые лучи.

Способ Буринского и сейчас иногда применяется фотографами в судебной экспертизе. Но техника фотографирования в невидимых лучах часто позволяет получать лучшие результаты.

Например, для инфракрасных лучей полупрозрачны почти все сорта бумаги, чернильные пятна, многие краски. Зато даже слабые следы карандаша, сажи, типографской краски или чернил, содержащих железо, сильно поглощают эти лучи. Значит, надписи, сделанные этими веществами, выйдут на снимке, хотя они и были залиты чернилами или краской.

Свои особенности имеют ультрафиолетовые лучи; они, например, без труда обнаруживают самым тщательным образом замытые пятна крови.

Судебный фотограф с помощью невидимых лучей устанавливает подделки, поправки, подчистки на документах; документ он видит «насквозь».

История астрофотографии

Первые фотографии небесных объектов были сделаны в самый ранний период фотографии, с применением процесса дагерротипии, изобретенным французским художником Луи Дагером. Процесс был дорогим и сложным, требующим использования медных пластин с серебряным покрытием, йода и магния.

Для использования в астрономических целях дагерротипы были далеки от идеала. Не существовало возможности сделать дубликат фотографии и по современным меркам они были очень низкой чувствительности: первый дагерротип Луны требовал 20-минутной экспозиции, это достижение еще более примечательно отсутствием систем точного слежения за небесными объектами.

Тем не менее, первая фотография Луны (сделанная в 1840 году астрономом-любителем Джоном Уильямом Дрейпером) показала возможности фотографии для научного применения. Но отсутствие чувствительности фотоматериалов препятствовало широкому применению процесса, и на самом деле должно было пройти еще 10 лет, прежде чем была сделана фотография объекта за пределами солнечной системы, фотографии звезды Вега были сделаны в 1850 году совместными усилиями фотографа из Бостона и директором Гарвардской обсерватории.

С первых лет применения фотографии в астрономии учёные использовали её для изучения нашей солнечной системы.

Петербургская Академия наук ещё в 1861 году составила программу постоянного фотографирования солнечной поверхности на обсерватории в Вильно (ныне Вильнюс). Обсерватории ряда стран последовали этому примеру. Фотография позволила изучить зернистое строение поверхности Солнца — грануляцию и тёмные участки его поверхности — солнечные пятна. Прекрасные фотографические изображения Солнца получил русский астроном А. П. Ганский. Он показал, как возникают и исчезают зёрна; он определил и средние размеры поперечника гранул — 700—1000 километров.

Теперь фотографирование Солнца, его поверхности, протуберанцев стало повседневным в обсерваториях.

Для фотографирования диска Солнца в «белом» свете был создан небольшой и несложный телескоп — фотогелиограф, дающий отличные изображения.

История микрофотографии

Астрономия и медицина в числе первых определили пользу фотографии, используя ее в своей области. В статье с несколько ненаучным заглавием "Деяния солнечного луча", опубликованной в 1863 г. в журнале The Atlantic Monthly, Оливер Уэнделл Холмс писал: "В то время как астроном уменьшает небесные тела до размеров стереоскопического диапозитива, анатом с помощью микроскопа увеличивает невидимое до ощутимых размеров и запечатлевает его рукой самого Солнца". Главный секрет в том, что первые микрофотографии производились при солнечном освещении. Уже позже и довольно скоро появились искусственные источники света, такие, как кислородно-ацетиленовая горелка или угольная дуга.

Можно утверждать, что первые микрофотографии, имеющие историческую ценность, были сделаны Альфредом Донне и Леоном Фуко и опубликованы в анатомическом атласе 1845 года. Альфред Донне, профессор микроскопии Коллеж де Франс в Париже, первым получил "фотогенические изображения" микроскопических объектов. От его имени Ж.-Б. Био впервые продемонстрировал их во Французской академии наук 17 февраля 1840 г. Пластинки того времени обладали крайне низкой чувствительностью изображения микроскопических объектов, которые удавались разве что в солнечных лучах.

В исследовательской микрофотографии применяют и невидимые лучи — инфракрасные и ультрафиолетовые.

Инфракрасные лучи свободно проходят сквозь слой смолы и углистые вещества. Для них прозрачны остатки растительных и животных организмов в шлифах минералов, сквозь которые не проходит «белый» свет.

История стереофотографии

Ещё на заре фотографии, больше ста лет назад, были сконструированы фотоаппараты с двумя объективами. Получались два снимка одного предмета, сделанные с разных точек на расстоянии глаз человека. Отпечатки вставляли в стереоскоп — прибор, позволяющий рассматривать левый снимок левым, а правый снимок правым глазом. При рассматривании в стереоскоп снимки сливаются в одно чёткое, объёмное изображение, позволяющее судить о глубине расположения предметов. В результате мы получаем как бы мнимую объёмную модель сфотографированного пространства.

Расстояние между осями глаз будет примерно равно расстоянию между объективами фотоаппарата. Рассматривая пару отпечатков, мы увидим одно слившееся стереоскопическое, пространственное изображение.

Теперь стереоскопическая фотография широко применяется в науке и исследовательских работах. Ценен этот вид фотографии главным образом тем, что позволяет производить измерительные вычисления. Стереоскопическая фотография лежит в основе создания топографических карт местности. Для этого какой-либо объект снимают фотоаппаратами не с двумя, а с одним объективом, но с разных точек наблюдения. Получают так называемую стереоскопическую пару снимков. Рассматривая её в специальный стереоскоп, видят объёмную модель местности и вычисляют расстояния между предметами на местности.

По серии «стереоскопических пар» снимков составляют карту. Применяются точные приборы, которые по снимкам позволяют быстро и точно составлять карты. В наше время подобное фотографирование местности и изготовление карт по стереоскопическим снимкам составляет целый раздел науки и техники — фотограмметрию.

Исследовательская фотография нашла применение во всех областях науки и техники. Не будем забывать, однако, что не сама по себе, а только в сочетании с достижениями физики, химии, биологии, астрономии и других наук, в соединении с тончайшими приборами и инструментами, фотография по праву заняла такое видное место в исследовательских трудах.

Дата добавления: 2015-11-28