Фотографирование при слабом и ярком освещении — часть 3/5

При изучении строения пламени часто важнее оказывается регистрация изменений давления, чем изменений яркости. Хотя это и представляет собой отклонение от непосредственной темы изложения, однако здесь стоит остановиться на методе получения такого рода изображений. Причина включения этого материала в настоящую главу заключается в том, что указанный метод обычно применяется с источником света высокой яркости. Этот метод носит название метода свилей и основан на изменении показателя преломления газа при его сжатии или разрежении. В своем простейшем виде применяемая схема состоит из фотографической пластинки и точечного источника света, способного давать короткие световые импульсы (например, электрическая искра), расположенных в затемненном помещении. Пластинка и источник света устанавливаются по обеим сторонам изучаемой газовой среды; в нужный момент источник света включается. Например, может оказаться необходимым фотографирование картины волн сжатия, образуемых в воздухе летящей пулей. Пуля выстреливается в пространство между источником света и фотографической пластинкой, а искра проскакивает между электродами точно в тот момент, когда пролетает пуля. Кроме теневого силуэтного изображения пули на фотографической пластинке будет также зафиксирована ясно видимая серия теней основных волн уплотнения.
Причину наличия серии теней нетрудно понять, если рассмотреть элементарную геометрическую оптику системы. Большинство лучей света будет непосредственно проходить по прямым линиям от искры к пластинке, часть лучей поглотится или отразится пулей, образуя, таким образом, на пластинке теневое изображение. В тех местах, где имеется воздушная волна, воздух окажется уплотненным или разреженным и его показатель преломления отклоняющимся от нормы, что заставит лучи, проходящие через эти участки, отклониться и, таким образом, создать тени в тех местах фотографической пластинки, на которые эти лучи нормально упали бы. Этот принцип со значительно большим эффектом используется в специальной оптической системе, в которой применяется линза или вогнутое зеркало. Она настолько чувствительна, что на фотографии можно ясно видеть потоки теплого воздуха, поднимающегося от руки человека в виде плотных черных клубов дыма. Система широко использовалась для изучения горящих газов, потоков воздуха в вентиляционных устройствах, процессов охлаждения ламп, процессов распыления и испарения и особенно при исследованиях в аэродинамических трубах для решения проблем, связанных с постройкой самолетов и реактивных двигателей.
Возвращаясь к основной теме главы, отметим, что изучению фотографическими методами подвергались не только различные типы пламени, но и электрические дуги, конструктивные элементы различных топок и другие объекты, обладающие высоко’й яркостью.
Важные данные были получены из фотографий отдельных стадий процессов электрической и газовой сварки и резки металлов. Такого рода фотографирование весьма затруднительно в связи с тем, что яркостная широта этих объектов значительно превышает ту, которая может быть правильно воспроизведена на любом светочувствительном материале. Поэтому приходится либо добиваться хорошего воспроизведения окружения и более холодных участков дуги, оставляя яркий столб дуги сплошь белым, либо хорошо воспроизводить детали раскаленного кратера дуги на общем ‘черном фоне. Очень яркие объекты этого типа обычно имеют низкую контрастность деталей из-за чрезмерно высокой общей контрастности.
Детали на обычной фотографии хорошо видны вследствие слабых бликов и теней, получающихся на поверхности объекта благодаря наличию освещения, однако самосветящиеся объекты, которые мы сейчас рассматриваем, обычно не имеют теней на поверхностях, так как эти тени уничтожаются интенсивным светом, излучаемым самими объектами. В результате такие объекты часто выглядят как не имеющие каких-либо деталей на поверхности. Поэтому на фотографии раскаленный добела кусок металла или внутренность печи обычно выглядят как сплошные белые или серые поверхности с минимальным количеством деталей. Любая обнаруживаемая на фотографии деталь обусловлена изменением температуры, вызванным, например, наличием окалины на поверхности металла или изменением режима сгорания в том или ином участке топки.
Таким образом, фотография при подобных условиях позволяет получать данные о температурах различных участков объекта. Если тело нагрето настолько, что оно светится (температура порядка 500°С), то его температура может быть определена по яркости свечения. При температурах, лишь незначительно превышающих 500° С, имеет место только красное свечение, однако при более высоких температурах для их определения может быть выбран любой участок видимого спектра. При температурах ниже 500° С можно использовать инфракрасное излучение.
Фотография — не идеальный метод измерения яркости, однако при соблюдении необходимых предосторожностей она с некоторым успехом может быть использована и для этой цели. Почернение фотографической пластинки -после ее проявления является показателем яркости сфотографированного объекта. На общий вид фотографии влияет множество таких факторов, как степень проявления, свойства пластинки и тип использованной камеры.
Для достижения хороших результатов необходимо применять метод сравнения плотностей, который требует одновременного фотографирования на той же пластинке вместе с изображением объекта ряда стандартных яркостей. В случае определения яркости расплавленной стали удобными эталонами оказались нити ламп накаливания. При хороших условиях возможно определять температуры порядка 1500° С с точностью до +3°.
Подобная же методика применялась также для фиксации и измерений светораспределения осветительных приборов и условий освещения дорог и помещений. Несмотря на то, что в этих случаях измеряется не температура, а освещенность * (* В данных случаях измеряется не освещенность, как ошибочно, полагает автор, а яркость освещенных поверхностей. Освещенности их могут быть определены при известных коэффициентах отражения поверхностей и лишь в тех случаях, когда эти поверхности отражают свет равномерно во всех направлениях, т. е. являются диффузно-рассеивающими. (Прим. перев.)), применяются те же методы. Сейчас регулярно производится фотографирование стандартных осветительных установок на шоссейных дорогах для регистрации колебаний освещенности вдоль пути; на фотографиях очерчиваются кривые равной освещенности. Здесь используется принцип, весьма похожий на принцип, применяемый астрономами для определения звездных величин.

Добавить комментарий