HOME - GALERIE - LINKY - KONTAKT - COPYRIGHT
Světlo

 

Uchvátil jsem světlo.
Spoutal jsem jeho let.
Louis Daguerre

 

Světlo je elektromagnetické záření. Zní to možná neuvěřitelně, ale má tutéž fyzikální podstatu, jako mikrovlny, kterými si ohříváš jídlo v mikrovlnce, nebo rentgenové paprsky, používané v lékařství. Elektromagnetického záření je množství druhů a používá se k nejrůznějším účelům. Základní členění je znázorněno na tomto obrázku:

Elektromagnetické záření
Elektromagnetické spektrum

Vlnová délka jednotlivých druhů záření je vyznačena na spodní vodorovné ose v metrech spolu s příklady objektů o porovnatelné velikosti. Je to až neuvěřitelné, že jeden druh záření může zahrnovat vlnové délky od velehorského formátu po rozměr atomového jádra.

Elektromagnetické záření se může pohybovat nejvyšší známou rychlostí vůbec - rychlostí světla (299 792 458 metrů za sekundu). Této rychlosti dosahuje v případě, kdy není bržděno odporem prostředí, ve vakuu. To jediné, čím se jednotlivé druhy elektromagnetického záření od sebe liší, je množství přenášené energie. Nejméně energie přenášejí rádiové vlny, nejvíce paprsky gama nebo kosmické záření.

Všeobecně platí, že čím více energie záření obsahuje, tím je životu nebezpečnější. Rádiové vlny námi procházejí neustále, ve dne i v noci, bez pozorovatelných následků. Stačí ale vystavit nechráněnou pokožku letnímu slunci na pouhou hodinu aby došlo k citelnému spálení ultrafialovými paprsky, které přenášejí mnohem více energie. Nemluvě o záření gama, které je natolik životu nebezpečné, že si vysloužilo vlastní varovný symbol, neboť je nejnebezpečnější a nejpronikavější složkou, vyzařovanou radioaktivními materiály.

Nejvydatnějším zdrojem elektromagnetického záření je celý kosmický prostor, zejména Slunce. Jednotlivé jeho složky jsou odráženy nebo pohlcovány různými vrstvami zemské atmosféry. Pokud by tomu tak nebylo, nevznikl by na Zemi život. Na obrázku je tento jev znázorněn modrými pruhy. Ionosféra odráží rádiové vlny s výjimkou části velmi krátkých vln, které lze proto použít pro spojení s orbitálními stanicemi nebo zkoumání kosmického prostoru.

Vodní páry pohlcují mikrovlnné záření a významnou část infračerveného světla. Viditelné světlo je atmosférou propouštěno - živým důkazem toho je krása bezmračné noční oblohy.

Ultrafialové světlo, zejména kratších vlnových délek, by měla pohlcovat ozónová vrstva, ale vzhledem k bezohlednosti tržních ekonomií to však vypadá, že její roli budou muset převzít v blízké budoucnosti ochranné krémy.

Veškeré složky elektromagnetického záření s ještě větším obsahem energie a kratší vlnovou délkou, než ultrafialové světlo, zachycuje celá zemská atmosféra. I ty nejpronikavější gama paprsky překonají v zemské atmosféře vzdálenost nanejvýš několika set metrů.

Dobrá, pokusme se tedy zodpovědět základní otázku - co je to světlo? Co je to elektromagnetické záření?

Už asi tušíš, že na tuto jednoduchou otázku neexistuje jednoduchá odpověď. Ještě nedávno se fyzikové dohadovali, zda je elektromagnetické záření tvořeno kontinuálními nehmotnými energetickými vlnami (je vlnového charakteru), nebo proudem individuálních hmotných částic (je částicového charakteru). Pro obě teorie svědčilo množství argumentů, takže nezbylo nic jiného, než kompromis: elektromagnetické záření je tvořeno proudem nehmotných částic, které mají vlnový charakter. Dávno před ustanovením tohoto paradoxního kompromisu byl znám název takové částice: foton. Foton, kromě toho, že je zároveň vlnou i částicí, je i nosičem energie - a to tím nejmenším vůbec. Foton bychom mohli nazvat vesmírnou jednotkou energie, protože každá energie je vyjádřitelná celistvým počtem fotonů.

Jak elektromagnetické záření vzniká? Jelikož je to vlastně proud energie, je ke vzniku elektromagnetického záření vždy zapotřebí energie. Nejrůznější zdroje energie jsou schopny "nabudit" čili excitovat atomy do energeticky bohatšího, ale jak to s bohatstvím bývá, nestabilního stavu. Excitované atomy se pak vracejí do původního energetického stavu tím, že přebytek energie vyzáří (emituje) ve formě fotonů, tedy elektromagnetického záření. Nejobyčejnější "budící" energií je teplo, takže taková žárovka vlastně nesvítí díky elektřině, ale díky teplu. Čím větší energetický skok provádí atom mezi normálním a excitovaným stavem, tím vyšší energii má emitované elektromagnetické záření, takže se po ose vlnových délek úvodního obrázku posouvá doprava.

Jen na upřesnění - excitovaný stavu atomu se netýká atomu jako celku, ale pouze elektronů, navíc většinou pouze toho elektronu, který obíhá po dráze nejvzdálenější od atomového jádra. Nadále si tím ale nebudeme komplikovat život a budeme jednoduše hovořit o excitovaných atomech.

Teorie kolem elektromagnetického záření je stejně tak rozsáhlá, jako úchvatná. Předpokládám, že se těmito informacemi prokousáváš za účelem vydobytí prakticky aplikovatelných poznatků. Přejděme tedy k věci.

Celoživotní fotografický úděl velké většiny z nás je obsažen v tom malinkém čtverečku uprostřed úvodního obrázku - jsme vázáni a odkázáni na nepatrnou oblast elektromagnetického záření, označovaného jako viditelné světlo.

Samozřejmě existuje množství fotografických metod, pracujících s jinými vlnovými délkami - snad každý už viděl rentgenový snímek a nejsnáze se můžeš setkat s nejrůznějšími snímky, pořízenými zviditelněním nejneuvěřitelnějších vlnových délek na internetových stránkách astronomických observatoří.

Praktické aplikaci takovýchto exotických metod v běžném životě ovšem brání nejen jejich technicko-finanční nedostupnost, ale i odůvodněné pochybnosti o vypovídací schopnosti těchto nezvykle abstraktních fotografií. Spokojené tvorbě by v některých případech mohla trochu překážet i smrtonosnost toho či onoho druhu záření.

Nejsnáze dostupná a zajímavými výsledky obdařená je fotografie v infračerveném světle. Stačí si pořídit infračervený filtr - např. B+W Black 093 (Wratten 87C). Tento filtr pohlcuje všechny vlnové délky v oblasti UV a viditelného světla a propouští pouze infračervené záření. Oku se proto jeví úplně černý, proto se mu také říká černý filtr. Filtr může být upevnitelný přímo na objektiv pomocí závitu nebo bajonetu nebo ve formě fólie uchytitelné ve speciálním držáku. V tomto případě Ti doporučuji pořídit filtr upevnitelný přímo na objektiv, přesto že je výrazně dražší, neboť u fóliových filtrů nezabráníš průniku parazitního bočního světla.

Infračervený filtr
Infrafiltr B+W Black 093, průměr 77mm

Pokud fotíš na film, budeš potřebovat ještě speciální film, citlivý na infračervené světlo. Normální černobílé a barevné filmy infračervené světlo "nevidí" stejně jako náš zrak.

Oproti tomu CCD a CMOS čipy jsou natolik citlivé na infračervené světlo, že musí být vybaveny zvláštními zabudovanými filtry, které redukují vliv infračerveného světla při běžném fotografování. V závislosti na účinnosti tohoto zabudovaného filtru v kombinaci s již zmíněným černým filtrem dojde k významnému prodloužení expozice - až na desítky vteřin za slunečného počasí. Může se stát, že konkrétní kombinace jmenovaného filtru a čipu nebude použitelná - pak můžeš ještě vyzkoušet filtr B+W Dark Red 092 (Wratten 89B), který blokuje vlnové délky až pod 680 nm, takže kromě infračerveného propouští i červené světlo. Charakteristický vzhled infrafotografií s ním bude oslaben jen minimálně, zato se zkrátí expoziční doby.

Při infrafotografii je navíc vhodné více clonit, protože se rovina ostrosti významně posouvá - u 50mm objektivu je nutno ostřit na asi 6 až 8m, pokud chceš mít ostré objekty v nekonečnu. Většinou je tedy další nezbytnou pomůckou bytelný stativ.

Obloha a vodní plochy vycházejí na infrafotografiích černě, kdežto zeleň téměř bíle. Krajiny tak dostávají zvláštní snový nádech a na první pohled mohou působit dojmem zimních snímků. K pozitivním vlastnostem infrafotografie patří významné potlačení mlžného oparu při focení dalekých výhledů třeba v horách.

Ilustraci efektu, který přináší infračervená fotografie, můžeš vidět na následující dvojici záběrů. Byly pořízeny v intervalu několika desítek vteřin naprosto stejným technickým vybavením, jen u druhého záběru byl použit černý filtr:


Objektiv 50mm f/1,4 bez filtru, 1/400s cl.11

Objektiv 50mm f/1,4 s černým filtrem, 30s cl.5,6

 

Na opačné straně viditelného světla, než právě zmiňované infračervené, je ultrafialové světlo. V souvislosti s fotografováním se o něm nic pochvalného nedozvíš. Náš zrak je totiž poměrně málo citlivý na modrou část viditelného světla a ultrafialové nevidíme vůbec. To ale neplatí pro světlocitlivé materiály, které jsou na tyto vlnové délky citlivé až příliš.

Už se Ti někdy podařilo marně dumat nad tím, kde se na Tvých záběrech vzalo tolik studeného modrého světla, které tam ve skutečnosti vůbec, ale vůbec nebylo? Chyba je v tom, že tam bylo, ale Tvůj zrak ho neviděl. Objektivní fotografický záznam ho ovšem zachytil v celé "kráse".

Problematika je spletitější, než by se na první pohled zdálo, nejedná se totiž o celkový posun barev směrem k modré, ten se dá lehce odstranit, ale o místní, zdánlivě nevysvětlitelný výskyt modré. Předměty bližší nebo jinak otočené totiž už tento modrý nádech nemusí mít a celkovou korekcí barevné rovnováhy dojde pro změnu ke zkreslení té části snímku, která je zachycena barevně správně.

Řešení je jednoznačné - použít vhodný filtr. Některé situace tohoto typu u moře nebo v horách pomůže řešit UV filtr. Osobně Ti ale doporučuji UV filtr ignorovat a vybavit se polarizačním filtrem. Ten nejen odstraňuje "modrotvorné" ultrafialové světlo, ale dokáže také účinně redukovat modré reflexy, působené odrazem modrého světla oblohy. V krajinářské fotografii tím odstraníš nepříjemný modrý nádech nejrůznějších zelených ploch, jako je tráva nebo listí.

Rentgenové záření může být také zdrojem jistých fotografických nepříjemností - a to tehdy, když cestuješ letecky a necháš filmy o vyšší citlivosti v zavazadle, které je v rámci letištní kontroly prosvěcováno za účelem odhalení nebezpečných předmětů. Takové ozáření působí větší či menší nerovnoměrné naexponování celého filmu, tím snížení kontrastu a nepředvídatelné barevné posuny. Optimálním opatřením není zabalení filmů do kovové fólie, tím můžeš způsobit nelibost letištního personálu, který musí prověřit, zda toto podivné těleso, které jejich detekční aparatura odhalila ve Tvém zavazadle, není třeba připojeno na dotikávající budík... Lepší varianta je vzít filmy do malého příručního zavazadla, které máš u sebe a neprochází rentgenovou kontrolou.

To nejlepší a nejdůležitější na konec. Naše stará dobrá známá miniaturní oblast elektromagnetického záření - viditelné světlo. Náš zrak je schopen vnímat elektromagnetické záření pouze v rozsahu vlnových délek od 350 do 750 nanometrů (nanometr je miliardtina metru), přičemž obě uvedené krajní vlnové délky spadají už do oblasti, kterou zrak vnímá zcela minimálně.

Nejpřirozenějším zdrojem viditelného světla je Slunce, které zásobuje Zemi energií zejména v oblasti vlnových délek viditelného, UV a IČ světla. Je zajímavé, že přibližně 70% přijaté energie vyzařuje Země zpět do kosmického prostoru ve formě infračerveného záření. 30% sluneční energie není přijímáno vůbec ale je bezprostředně odraženo zpět. Rovnováha mezi přijatou a vyzářenou energií je významná a velmi křehká. Stačilo by Zemi natřít na černo, aby teplota na povrchu prudce a trvale vzrostla - a naopak, bílý nátěr by zapříčinil dobu ledovou. Nelze to brát na lehkou váhu, vždyť teplo, zadržované v zemské atmosféře díky jejímu znečištění působí globální oteplování a zvýšenou nestabilitu počasí v celoplanetárním měřítku.

Přes evidentně malý rozsah vlnových délek viditelného světla je právě tato oblast vlnových délek elektromagnetického záření odpovědná za úctyhodné množství informací, které náš mozek přijímá a zpracovává v každém zlomku vteřiny. V následující stati najdeš vysvětlení zdánlivé samozřejmosti - barev.

 

Tyto stránky byly naposledy aktualizovány dne 01.03.2016

 

Jsi tady:  Home / Auditorium / O teorii / Světlo a zrak / Světlo