Магические споры • Анна Мухина • Научная картинка дня на «Элементах» • Физика
Этот снимок занял третье место на конкурсе Close-up Photographer of the Year 2021, посвященном макро- и микрофотографии, в разделе «Насекомые». Тем не менее первое, что бросается в глаза при взгляде на это фото, — вовсе не притаившийся в углу таракан, а красочная россыпь разноцветных спор гриба-трутовика. Волнами расходящиеся от темного нависающего свода, они закручиваются в вихри и спирали, напоминающие не то причудливую паутину, не то щупальца морского чудовища. Снимок так и называется — «Магические споры» (Magic spores).
Очень маловероятно, чтобы сами споры имели такой радужный оттенок. Известно, что споры трутовика бывают белыми, желтоватыми, серыми, но никак не розовыми или голубыми, и уж тем более не розовыми и голубыми одновременно. Разнообразие цветовой палитры, как подметил автор снимка фотограф Бернард Шуберт (Bernhard Schubert), обеспечивается замечательным физическим явлением — рефракцией.
Рефракция, или преломление, света — это изменение направления луча (волны), возникающее на границе раздела двух сред или в среде с неоднородными оптическими свойствами. В дальнейшем мы будем обсуждать преломление только электромагнитных волн (света), но стоит учитывать, что вообще-то явление преломления существует для любых видов волн — от звуковых до морских.
Еще одно небольшое уточнение состоит в том, что, хотя, в принципе, термины «рефракция» и «преломление» являются взаимозаменяемыми, о рефракции чаще говорят, когда направление распространения луча плавно меняется от точки к точке, а о преломлении — когда траектория луча меняется резко, скачком. Так что, хотя оба термина мы будем использовать равноправно, для описания данной фотографии больше подходит именно слово «рефракция».
Обращаясь к преломлению света, в первую очередь вспомним о том, что одни материалы пропускают свет с большей охотой, чем другие: чем более оптически плотной является среда, тем с меньшей скоростью пробирается через нее луч.
Записав это утверждение в математической форме, мы выясним, что если луч захочет пройти через две точки, находящиеся по разные стороны границы раздела сред, то для экономии времени ему придется двигаться так, чтобы синус угла между направлением его движения и нормалью к границе сред менялся пропорционально его скорости в этой среде. К такому выводу в 1621 году пришел нидерландский математик Виллеброрд Снелл, и сегодня данное правило широко известно в мире под названием «закона Снеллиуса» (см. Закон Снеллиуса).
К выводу данного закона мы можем подойти еще и с противоположной стороны, рассматривая свет не как волну, а как поток частиц — фотонов. Как и положено частице, у каждого фотона есть свой импульс, и в квантовой механике он считается пропорциональным волновому вектору. Волновой вектор — это некий аналог угловой частоты, пропорциональный частоте и обратно пропорциональный фазовой скорости волны.
Итак, представим себе частицу, налетающую на однородную горизонтальную поверхность под некоторым углом. Если мы разложим ее импульс на две составляющие — параллельную и перпендикулярную поверхности, то заметим, что граница сможет повлиять только на перпендикулярную, в то время как параллельная составляющая останется неизменной — этот вывод следует из закона сохранения импульса. Однако скорость частицы — и, следовательно, ее импульс — при пересечении границы, конечно, изменится. Таким образом, приравняв проекции импульса частицы на поверхность раздела двух сред и вспомнив про связь волнового вектора со скоростью распространения света, мы снова получим закон Снеллиуса, но уже из других соображений.
Строго говоря, со вторым подходом к выводу данного закона мы должны быть весьма осторожны — как и всегда, когда нам приходится переходить от классической физики к квантовой.
Например, чтобы наши заключения не оказались ошибочными, нам придется требовать однородности поверхности в масштабе длины световой волны — а ведь это условие выполняется не всегда. Однако для качественного описания рефракции наши рассуждения можно считать довольно точными.
Что ж, мы разобрались с тем, как может «ломаться» свет, переходя из одной среды в другую. Но предметом нашего обсуждения является цветовое разнообразие, получившееся на спорах гриба, а про него мы пока не произнесли ни единого слова. Как же так? Всё дело в том, что рефракция — вовсе не единственный художник, приложивший руку к украшению нашей фотографии. Бок о бок с ней стоит другое любопытное оптическое явление, с которым мы сейчас познакомимся, — дисперсия.
Для этого взглянем на споры, витающие на фотографии, как на молекулы, попавшие в поле световой волны. Как известно, в молекуле есть области распределения положительного и отрицательного зарядов, которые под действием внешнего электромагнитного поля могут смещаться друг относительно друга.
В таком случае, мы сможем рассматривать молекулу как диполь — пару равновеликих зарядов противоположных знаков, расположенных на малом расстоянии друг от друга. То, в какую сторону будет происходить смещение зарядов, зависит от направления внешнего поля, а размер этого смещения — от величины и, самое главное, частоты поля.
Падающий свет — поле вовсе не постоянное, а переменное, поэтому диполь в нашей молекуле будет осциллировать: его можно сравнить с двумя зарядами, закрепленными на концах колеблющейся пружины. А поскольку движущиеся частицы сами по себе начинают испускать волны, мы получим целый набор волн: первая из них — исходная световая, а все остальные — наведенные. Взаимодействие между этими волнами как раз и создает эффект замедления света, из которого следует преломление света в среде.
Итак, скорость распространения света меняется из-за наведенных волн; заряды испускают волны, поскольку они движутся; величина движения зарядов нелинейно зависит от частоты падающего света.
Естественный же свет представляет собой набор волн с разными частотами (каждая из которых соответствует своему цвету). Поэтому то, насколько сильно каждая отдельно взятая волна будет замедляться в среде, зависит от ее частоты. Это явление мы и называем дисперсией.
Таким образом, преломление света непосредственно зависит от его цвета — чаще всего, короткие (фиолетовые) волны преломляются сильнее, чем длинные (красные), хотя бывают и исключения — так называемая аномальная дисперсия. Именно эта зависимость и определяет то разнообразие палитры, расцвечивающей споры, которое мы наблюдаем на фотографии.
Если теперь мы сложим вместе все имеющиеся кусочки мозаики, получится любопытнейшая картина. Оказывается, в случае, если бы мы имели дело только с рефракцией, облако спор осталось бы для нас незамеченным. Внутри одной частицы-споры каждый отдельный луч света менял бы свое направление движения и немного смещался бы по сравнению с таким же лучом, беспрепятственно распространяющимся в воздухе.
Как видите, имея в нашем распоряжении всего одну фотографию и рассмотрев ее с точки зрения разных моделей, мы познакомились с тремя важнейшими физическими явлениями. Не правда ли, удивительно, сколько нового можно узнать про предмет, взглянув под него под разными углами?
Фото © Bernhard Schubert с сайта cupoty.com, остров Борнео.
Анна Мухина
Контровой свет: что это, где использовать, схемы света | Урок | Фото, видео, оптика
Важно подчеркнуть форму объекта или модели? Хотите получить драматичную и загадочную фотографию? Захотелось поэкспериментировать и получить снимок с силуэтами? Для этого вам понадобится контровой или контражурный свет.
Разбираемся, что такое контровой свет в фотографии и как его получить, а также делимся лайфхаками с рабочими схемами света для съёмки силуэтов.
Контровой свет отделяет моделей от фона и подчёркивает форму объектов / pixabay.com
Что такое контровой свет
Контровой свет — вид света в фотографии, который находится позади объекта съёмки. При этом сам объект съёмки может располагаться к нам лицом, спиной (как на фото выше), боком или в три четверти. Свет же может располагаться строго за моделью, но тогда велика вероятность, что он попадёт в кадр. Второй вариант — поставить свет сзади и чуть сбоку или поднять его над объектом съёмки.
В любом из этих случаев свет будет «обводить» модель. Это подчёркивает силуэт человека и форму объекта. Также контровой свет используют, чтобы отделить модель от фона. Особенно это актуально, если одежда модели сливается по цвету с фоном. Например, вы фотографируете девушку в чёрном платье на чёрном фоне.
Чаще всего контровой свет используют как дополнение к другим источникам света — выделить объект, подчеркнуть его формы. Как единственный источник он встречается в креативных съёмках / pixabay.com
Что снимать с контровым светом
1. Предметная и макросъёмка. Контровой свет в данном случае почти необходимость — ставя его, вы как бы выдвигаете объект на первый план, отделяя его от фона. Так зритель сразу понимает, куда ему смотреть. В случае с ювелирными украшениями, часами, техникой и любыми другими объектами, где создатели вложили силы в дизайн, контровой свет подчеркнёт форму.
Контровой свет в макросъёмке выделяет объект, заставляет его «вспыхнуть» / pixabay.com
2. Креативные фотосессии. С помощью контрового света можно подчеркнуть пластику тела и — опять же — выделить модель, ставя на ней акцент.
3. Драматические портреты. Тьма вокруг и единственный источник света, направленный сбоку, создаст глубокий и интересный портрет.
4. Силуэты. Силуэт на фотографии — это когда вы видите только фон и очертание модели без каких-либо деталей.
Если сфотографировать человека в профиль, то есть повернув его к камере боком, может получиться необычный, но узнаваемый портрет / pixabay.com
Силуэты работают выигрышно, если модели стоят в легко читаемых (пара держится за руки) или динамичных позах. Например, если вы фотографируете танцоров, где все модели в движении.
5. Полноростовые или погрудные портреты, где важно показать пластику и рельеф тела. Контровой свет выигрышно смотрится на бодибилдерах, спортсменах, танцорах. Обратите внимание на рекламу спортивных товаров и фитнес-клубов — там часто используют контровой свет.
6. Свадебные съёмки и лавстори. Даже если заказчики просят самые обыкновенные снимки «на память», несколько фотографий в контровом свете запомнятся и выделятся на фоне остальных. С помощью такого света, если пара стоит близко друг к другу, можно передать близость и единение.
А тёплые кадры в закатном солнце будут дополнительно подчёркивать теплоту и нежность отношений пары.
Как сделать контровой свет — схемы света
Съёмка в контровом свете — не такой уж и сложный вызов, если знать, как расставлять источники относительно модели. Делимся самыми простыми и эффективными схемами света.
Схема для получения контрового света с одним источником
Наиболее простая схема контрового света, позволяющая получить силуэт. В результате вы получите кадр, где в полной темноте тонкой полоской света будет очерчиваться силуэт модели. Схему можно использовать для творческих съёмок, чтобы получить таинственный и эффектный кадр.
Позади модели стоит моноблок с рефлектором или даже без какой-либо светоформирующей насадки / Иллюстрация: Елизавета Чечевица, Фотосклад.Эксперт
Схема контрового света с тремя источниками света
Это более ходовая схема света, которая подойдёт и для любых портретов, и для предметной съёмки.
Контровики здесь подчёркивают форму объекта, пластику тела, а рисующий свет спереди не даёт модели превратиться в силуэт, подсвечивает её.
Два стрипбокса подчёркивают форму и отделяют от фона, а свет спереди подсвечивает лицо, чтобы не было видно лишь силуэт / Иллюстрация: Елизавета Чечевица, Фотосклад.Эксперт
Эту схему света легко трансформировать в более креативную силуэтную. Достаточно просто выключить источник, который светит на лицо модели.
Схема света для съёмки силуэта
Самая важная задача фотографа в такой схеме света — сделать так, чтобы на модель попадало как можно меньше света. Также готовьтесь к постобработке — если нужен идеальный силуэт без деталей, придётся сильно поднять контраст.
Для данной схемы подойдут любые насадки, кроме портретных тарелок. Например, рефлекторы со шторками / Иллюстрация: Елизавета Чечевица, Фотосклад.Эксперт
10 лайфхаков для съёмки с контровым светом
1.
Хорошим подспорьем для новичка будет возможность фотографировать с постоянным светом, чтобы сразу же видеть, как будет выглядеть контровик.
Если в фотостудии нет постоянного света, попросите администратора включить пилотный свет на импульсном источнике. Да, скорей всего, он будет не таким мощным, как итоговый результат после нажатия кнопки спуска затвора, но вы будете понимать главное — как ложится свет, какой толщины контровик (то есть толщина полоски контрового света) и что именно он освещает.
2. В студии лучшей насадкой для контрового света будут стрипбоксы. Они достаточно большие, чтобы осветить человека в полный рост, но при этом узкие и вытянутые, что не позволяет свету попадать на фон.
Если хотите цветной контровик — вам нужен рефлектор (насадка для получения жёсткого света), но учтите, что на него также нужно ставить шторки. Шторки — это насадка на рефлектор, закрывая которые можно лучше направить то, куда падает свет.
Софтбоксы другой формы в теории также подойдут, но свет от фона придётся отсекать чёрными флагами (растянутая ткань или выкрашенный пенопласт, который ставят, чтобы отгородить модель от света), либо надевать соты, которые сузят световой поток и сделают его более направленным.
Подробно о насадках для студийного света читайте в тексте.
3. На улице тоже можно найти контровой свет. Самый простой способ — встать напротив солнца. О том, как фотографировать в солнце на улице и какая техника для этого нужна, читайте в тексте.
4. Мягкий контровой свет, когда виден и фон, и детали на модели, можно получить при съёмке в «золотые часы».
«Золотой час» — время на рассвете или закате, когда свет тёплый, почти оранжевый, но при этом неяркий и мягкий / unsplash.com
5. Чтобы не потерять детали на лице человека и не сделать фон плоским белым пятном, лишённым какой-либо фактуры, подсветите модель любым источником света или отражателем. Вместо отражателя на улице могут сойти любые светлые объекты — лист бумаги, здание, белая ткань одежды.
6. Если дополнительного света под рукой нет, включите в фотоаппарате функцию брекетинга экспозиции. Это когда фотоаппарат делает три или больше кадра разной освещённости — светлый, средний и тёмный.
Так вы получите несколько одинаковых кадров разной яркости. Потом их можно будет совместить, чтобы получить фотографию и с проработанным фоном, и с хорошо освещённым лицом, и с контровиком.
7. Включите режим точечного замера экспозиции. Тогда фотоаппарат будет измерять яркость лишь небольшого участка (например, лица модели), а всё остальное (фон) будет игнорироваться. Фокусируйтесь на самой тёмной части лица модели, чтобы получить лучший результат. Про то, что такое экспозиция и как её настроить, читайте в этом тексте.
8. Получите интересные блики! Для этого достаточно сделать так, чтобы источник света частично попадал в кадр. Если же — наоборот — вам не нужные лишние блики и засветки, используйте бленду.
9. Получите нежный кадр с пониженным контрастом. Для этого переместитесь так, чтобы источник света попадал в кадр. Возможно, придется сделать несколько пробных кадров и подвигаться, чтобы получить оптимальный эффект.
Если убрать источник света из кадра, картинка станет более тёмной и контрастной / pixabay.
com
10. Фотографируя силуэт, лучше располагайте человека в профиль. Так он будет хорошо узнаваем. Также особое внимание уделите позам, чтобы они были легко читаемыми и интересными. Здесь это особенно важно, так как у зрителя не будет ничего, кроме фона и чёрного силуэта без каких-либо деталей.
Светодиодные лампы и лампы для картин | Художественное освещение
Выберите параметры
Настраиваемая светодиодная подсветка Tru-Slim для картин
В настоящее время: $182,00
Правильно освещайте свой шедевр От тьмы к свету, сдвиньте вправо Прокрутите для просмотра изображения на 360 градусов Предустановленная светодиодная матрица Светодиоды Tru-Slim…
Выберите параметры
Настраиваемый классический светодиодный светильник для картин
В настоящее время: 175,00 долларов США
Правильно освещайте свой шедевр От тьмы к свету, сдвиньте вправо Прокрутите для просмотра изображения на 360 градусов Наша классическая серия художественных светильников освещает ваше искусство вневременным.
..
Новый продукт
Выберите параметры
Настраиваемый настенный светильник Tru Slim для картин
В настоящее время: $234,00
Прокрутите для просмотра изображения на 360 градусов Сделано для удобства Этот свет был сделан специально для удобства и для работы с любой конфигурацией. Мало того, что этот фонарь включает в себя меньший…
Добавить в корзину
Масляный бронзовый светодиодный светильник для картин 16 дюймов Tru-Slim
Сейчас: 223,00 $
Правильно освещайте свой шедевр От тьмы к свету, сдвиньте вправо Компактный, эффективный и изящный дизайн Сознательный ценитель искусства всегда должен осознавать необходимость сбалансированного освещения картины, то есть правильного.
Кол-во в корзине: 0
Количество:
Цена:
Сейчас: 223,00 $
Итого:
Добавить в корзину
Добавить в корзину
12-дюймовый сверхтонкий светодиодный прожектор для картин с проводным подключением — античная латунь
Сейчас: 257,00 $
Правильно освещайте свой шедевр От тьмы к свету, сдвиньте вправо Прокрутите для просмотра изображения на 360 градусов Предустановленная светодиодная матрица Светодиоды Tru-Slim…
Кол-во в корзине: 0
Количество:
Цена:
Сейчас: 257,00 $
Итого:
Добавить в корзину
Добавить в корзину
12-дюймовый жесткий светодиодный прожектор Tru-Slim с проводным подключением — черный
Сейчас: 257,00 $
Правильно освещайте свой шедевр От тьмы к свету, сдвиньте вправо Тонкая изысканность Благодаря тонкой раме толщиной всего 7/8 дюйма 12-дюймовый фонарь Tru-Slim Black Art Light дополняет раму произведения искусства, не рисуя.
..Кол-во в корзине: 0
Количество:
Цена:
Сейчас: 257,00 $
Итого:
Добавить в корзину
Добавить в корзину
12-дюймовый светодиодный прожектор Tru-Slim Hardwired для картин — красное дерево, бронза
Сейчас: 257,00 $
Правильно освещайте свой шедевр От тьмы к свету, сдвиньте вправо Тонкая изысканность 12-дюймовый Tru-Slim Mahogany Bronze Art Light с тонкой рамой толщиной всего 7/8 дюйма дополняет раму произведения искусства без…
Кол-во в корзине: 0
Количество:
Цена:
Сейчас: 257,00 $
Итого:
Добавить в корзину
Добавить в корзину
12-дюймовый жесткий светодиодный прожектор Tru-Slim — черный с латунными вставками
Сейчас: 257,00 $
Правильно освещайте свой шедевр От тьмы к свету, сдвиньте вправо Тонкая изысканность Благодаря тонкой раме толщиной всего 7/8 дюйма 12-дюймовый Tru-Slim Black с подсветкой Brass Art Light дополняет раму произведения искусства без.
..Кол-во в корзине: 0
Количество:
Цена:
Сейчас: 257,00 $
Итого:
Добавить в корзину
Добавить в корзину
12-дюймовый светодиодный прожектор Tru-Slim с жестким проводом — масляная бронза
Сейчас: 257,00 $
Правильно освещайте свой шедевр От тьмы к свету, сдвиньте вправо Тонкая изысканность 12-дюймовый художественный светильник Tru-Slim Oil Rubbed Bronze с тонкой рамой толщиной всего 7/8 дюйма дополняет раму произведения искусства…
Кол-во в корзине: 0
Количество:
Цена:
Сейчас: 257,00 $
Итого:
Добавить в корзину
Добавить в корзину
12-дюймовый сверхтонкий светодиодный прожектор для картин в медном корпусе
Сейчас: 257,00 $
Правильно освещайте свой шедевр От тьмы к свету, сдвиньте вправо Тонкая изысканность Благодаря тонкой раме толщиной всего 7/8 дюйма 12-дюймовый фонарь Tru-Slim Copper Art Light дополняет раму произведения искусства без.
..Кол-во в корзине: 0
Количество:
Цена:
Сейчас: 257,00 $
Итого:
Добавить в корзину
Добавить в корзину
16-дюймовый жесткий светодиодный прожектор Tru-Slim с проводным подключением — античная латунь
Сейчас: 279,00 $
Правильно освещайте свой шедевр От тьмы к свету, сдвиньте вправо Тонкая изысканность Благодаря тонкой раме толщиной всего 7/8 дюйма 16-дюймовый светильник Tru-Slim Antique Brass Art Light дополняет раму произведения искусства, не рисуя…
Кол-во в корзине: 0
Количество:
Цена:
Сейчас: 279,00 $
Итого:
Добавить в корзину
Добавить в корзину
16-дюймовый жесткий светодиодный прожектор Tru-Slim с проводным подключением — черный
Сейчас: 279,00 $
16-дюймовые художественные светильники Tru-Slim от Cocoweb предлагают освещение музейного уровня для вашего искусства! От тьмы к свету, сдвиньте вправо Тонкая изысканность 16-дюймовый Tru-Slim Black Art Light с тонкой рамой толщиной всего 7/8 дюйма.
..
..
..