Fotografía

Óptica. Registro. Imagen, revelado. Sensibilizadores químicos. Exposición. Sensibilidad película. Color. Profundidad campo y foco. Cámaras. Luz

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Introducción

La fotografía nace hacia el siglo XIX para inmortalizar imágenes, sustituyendo a la pintura. La fotografía consta de dos partes:

  • óptica geométrica

  • registro fotográfico

El método por el cual las sustancias sensibles a la luz (fotosensibles) pasan a ser una imagen es el problema más importante que ha tenido la fotografía a lo largo de su historia. Esta sustancia es el bromuro de plata y el lugar donde se producen los fenómenos fotográficos es en la superficie del cristal.

La cámara fotográfica tiene como misión formar ópticamente la imagen de un objeto colocado en un plano elegido sobre otro plano. En este sentido no existe ninguna diferencia entre una cámara fotográfica, de vídeo, una ampliadora o un proyector.

f`

F` eje óptico

Lente convergente

F`

Lente divergente

O O`

Llamamos menisco a cualquier lente simple formada por dos superficies dentro de las cuales el índice de refracción es n´. En fotografía siempre se utiliza un sistema convergente ya que necesitamos una imagen real. En una lente divergente se obtiene una imagen virtual, aunque podemos verla.

Las diferencias entre la cámara fotográfica y el resto de los instrumentos de proyección son el formato y la recogida de la imagen, ópticamente no se diferencian.

Para proyectar una diapositiva al infinito, coloco la misma en el punto focal objeto del proyector. Es el mismo sistema que en una cámara pero al revés. Una cámara de cine es como la fotográfica que pasa los negativos rápidamente.

Negativo

Al hacer una fotografía la luz la pone el objeto. El objeto tiene iluminancia y la cámara toma parte de la luz para producir la imagen. Los instrumentos de proyección tienen que tener un sistema de iluminación correcto. Existen dos tipos de iluminación para un sistema óptico: crítica y köhler. Hay que introducir luz de forma controlada en el objetivo.

A un sistema óptico le pedimos que los rayos que salen de un punto O (objeto) se corten a la salida del mismo en un punto imagen O`.

Cuando esto no sucede es porque hay aberraciones ópticas, es decir, la diferencia entre el comportamiento óptico que queremos (-) y el que realmente ocurre (-). Para evitar este fenómeno se utiliza la óptica paraxial, esto es suponer que los rayos subtienden sobre el eje un ángulo muy pequeño.En este caso ocurre que  ~ sen " tan. Al utilizar un agujero pequeño la luz que entra es mucho menor por lo que la luminosidad es muy pequeña. La luz que entre en la cámara dependerá del cuadrado del radio del objetivo (área) y de la luz del objeto. La cámara tiene un umbral de energía que depende de lo anterior.Cuanta más luz entre en la cámara menos tiempo tardará en hacer la foto.

Si queremos que la foto se haga en poco tiempo debemos aumentar el radio del objetivo de modo que aparecerán las aberraciones. Si queremos evitar las aberraciones se disminuye el radio del objetivo, aumentando el tiempo de exposición. Son dos cosas incompatibles. Para solucionar este problema se complica el diseño del sistema óptico. El diseño consiste en un sistema no paraxial muy complicado al que le añadimos superficies a fin de conseguir que los rayos lleven el camino que deseemos.

Con un menisco tengo tres grados de libertad: dos radios de curvatura y un índice de refracción. Si diseñamos el siguiente sistema óptico tenemos doce: un diafragma, dos distancias, tres índices y seis radios de curvatura.

Al realizar una foto también queremos que aparezca el entorno. El campo óptico (profundidad de campo) es la distancia que hay entre los objetos más cercanos y los más lejanos que están enfocados.

R

R`

Campo óptico

En un telescopio no se pide campo ni tampoco hay aberración cromática.



Campo de un telescopio

También se pide que no haya ningún otro tipo de aberración como la cromática. Este tipo de aberración se debe a que la focal de un sistema depende del índice de refracción, y éste de la longitud de onda (del color). De modo que colores distintos del objeto se van a situar en diferentes planos.


Tema 1 Registro de la imagen

La emulsión fotográfica en blanco y negro

  • La cámara estenoscópica o de orificio o cámara oscura consiste en un sistema muy sencillo, un cajón con un agujero muy pequeño por el cual entra muy poca luz, solamente un rayo por cada punto del objeto. Si el agujero fuera mayor entraría un cono de luz por cada punto del objeto produciéndose una mancha en la imagen. Esta cámara era utilizada por los pintores.

  • Hacia 1550 aparece la primera cámara con lente descubierta por Cardan. Esta lente se coloca para agrandar el orificio sin destruir la imagen.

De este modo consiguen formar imágenes pero sin conocer la emulsión fotográfica, aunque ya se conocía la sensibilidad a la luz de la plata y sus derivados (los elementos fotosensibles son haluros de plata). Por ejemplo el cloruro de plata fue conocido por los alquimistas.

  • En 1787 Schultez hace un positivado con contacto. Consiste en pegar el negativo a un papel y mirarlo iluminándolo. Para ello utiliza el nitrato de plata. La primera fotografía la obtiene Nicephore (Niepce) con una cámara de agujero colocando detrás una sustancia fotosensible, el betún de Judea (un derivado de la plata). Daguerre inventó una variante de este tipo de sistemas con otras sustancias fotosensibles.

Estas fotos tienen problemas porque las dos sustancias utilizadas son poco fotosensibles y además se hacen con cámaras de agujero siendo necesarias horas de exposición. Por este motivo eran fotos de paisajes y que aparecían sin sombras. Con sistemas más avanzados se consiguieron retratos donde las personas aparecían con los ojos cerrados.

  • Hacia 1839 Talgot inventó una nueva sustancia, una emulsión marina y un nitrato de plata. Recupera la idea de utilizar una lente en la cámara, es la primera cámara con objetivo.

  • Abel Niepce inventa una nueva sustancia. Las anteriormente utilizadas son poco sensibles a la luz, para que la plata sea sensible se debe triturar finamente. Toma la misma que su padre y la sujeta con albúnida la cual simplemente sirve para sostener la sustancia fotosensible.

  • Hacia 1860 se sustituye la albúnida de huevo por gelatina dando a la emulsión una mayor sensibilidad. Esta emulsión es debida a Maddox al igual que el descubrimiento de la sustancia más fotosensible, el bromuro de plata (BrAg) que es prácticamente único por su propiedad de formar imagen latente (un cambio invisible capaz de iniciar una reacción posterior, el revelado). Además es el primero que tiene la idea del revelado, al pasar la emulsión con una imagen por unos compuestos químicos se potencia la fotografía. De este modo pueden hacerse fotografías en movimiento. A partir de este momento no cambia la sustancia fotosensible sino el soporte de la misma.

  • A principios de siglo aparece el celuloide (derivado de la celulosa) que permite la aparición del cine. Fue utilizado hasta la II Guerra Mundial cuando apareció el plástico. El celuloide es muy inflamable y la luz utilizada en el cine es muy intensa por lo cual puede quemarse, de modo que es sustituido por el plástico que aún se utiliza. La velocidad a la que pasan los fotogramas es de 25 por segundo.

  • Santiago Ramón y Cajal fue otro de los precursores de la fotografía. Él utilizaba un microscopio Reichert-Wien. Obtiene la primera preparación de neuronas que se puede ver. Golgi inventa una tinción que utiliza Cajal. Esta tinción tiene nitrato de plata la cual es absorbida por las neuronas que se tiñen. Este nitrato de plata es sensible a la luz.

El microscopio viene preparado de forma que el objetivo tiene dos partes: una por la cual se mira la preparación y la otra lleva la imagen de la preparación proyectada al papel sobre el cual se dibuja.

Cajal fotografió por primera vez una preparación. No se puede ver la imagen pero sí fotografiarla. Esto ocurre entre 1880-1890. En 1900 consigue fotografiar en color (dos décadas antes que "Kodak").

Imagen latente y teoría del revelado

Imagen latente

El bromuro de plata es la sustancia fotosensible utilizada cuya fórmula química es BrAg. El bromo tiene tendencia a tomar electrones y la plata a donarlos. De este modo: BrAg Br-->[Author:g]- Ag+ es decir, en la sustancia hay cargas positivas y cargas negativas aunque el global es neutro. Estos iones se ordenan formando redes en una estructura cúbica:

Br- Ag+

Son redes cúbicas mantenidas por fuerzas electrostáticas, es una estructura muy estable gobernada por fuerzas de atracción y repulsión. El BrAg es transparente de modo que el fotón no tiene que actuar solamente en la superficie sino que puede penetrar en su interior.

En los años 30-40 se pensaba que el fotón al entrar en la red cristalina podía arrancar el electrón al bromo liberando el electrón que saldría en cualquier dirección.

Br- + Ag+ + fotón Br +Ag+ + e-

En esta reacción no se pierde energía, de modo que la energía del fotón es la que se necesita para arrancar el electrón más la que da la velocidad a éste al salir del bromo. La energía del electrón viene dada por la ley de Plank:

Para producir este efecto de arrancar el electrón hay una energía mínima. Según esta energía cada emulsión será sensible a una determinada frecuencia, a determinados colores. El electrón se va a mover según su energía dependiendo de la masa pero como ésta es muy pequeña la velocidad va a ser muy grande a poca energía que haya.

El electrón al separarse del bromo puede fijarse en una zona del cristal con un defecto (por ejemplo un lugar donde falta un bromo, el electrón se coloca en su lugar). Cualquier defecto puede aprisionar al electrón, en este caso se para el proceso. Lo ideal es que el electrón sea atrapado por el catión de plata pasando a ser neutro. En esta época se pensaba que una partícula neutra podía moverse libremente por el compuesto, puede emigrar porque al ser neutra no actúan sobre ella fuerzas electrostáticas. De este modo el átomo neutro de plata puede emigrar dentro del cristal pudiendo ocurrir dos cosas:

- Es atrapada por un defecto (lugares vacíos): termina el proceso fotográfico.

- Se fija a la superficie del cristal: se produce la imagen latente.

El bromo, que también quedará neutro, es muy reactivo de modo que incluso puede reaccionar con la plata (muy estable). Al llegar al límite del cristal reacciona con la sustancia que sostiene la emulsión como puede ser la gelatina. La imagen latente se forma del siguiente modo: La absorción de un fotón por el bromuro de plata lleva a la eyección de un electrón enlazado en el interior del cristal con energía suficiente para ser móvil. Se forma un agujero positivo que difunde hasta la superficie del cristal y es evidente en forma de un átomo de bromo que es altamente reactivo y por lo tanto se pierde para pasar a algún aceptor de halógenos, a menudo presente en la gelatina circundante, mientras que el fotoelectrón se mueve rápidamente dentro del cristal hasta que es atrapado en un centro sensitivo.

El ennegrecimiento de las fotografías se debe al color negro de la plata y al proceso anteriormente descrito. La probabilidad de que esto ocurra es muy baja por lo tanto el tiempo de exposición debe ser alto, ya que las imágenes producidas dependen de la probabilidad de que llegue un fotón (muy baja) y de la intensidad de luz. Por ello donde llega la luz es donde mejor se forma la imagen.

Teoría del revelado

Hacia 1870 se incluye el revelado en la fotografía. En una emulsión donde se ha formado una imagen latente habrá un cristal cercano donde no haya. Si la sumergimos en un líquido con mucha facilidad para oxidarse (ceder electrones), el cristal sin imagen latente no sufrirá cambios debido a sus fuerzas electrostáticas que forman una pared relativamente impermeable. En cambio en el cristal con imagen latente los electrones pueden penetrar desequilibrando las fuerzas electrostáticas. Si esto ocurre el cristal se descompone, deja de ser una red de BrAg, porque el bromo acaba perdiendo sus electrones y la plata pasa a neutra; dando lugar a plata metálica. A este proceso se le llama revelado. Según antiguas teorías para que haya una imagen deberían llegar muchos cationes plata a la superficie, pero basta con que le suceda a un solo catión de modo que se acortan los períodos de exposición.

Un cristal revelado es negro y uno sin revelar es transparente. Se forman más imágenes latentes donde más luz ha llegado, es decir, donde más intensidad.

Un negativo se quema cuando se deja demasiado tiempo en el revelador de modo que se revelan las zonas con imagen latente y sin ella. Por ello el tiempo de revelado es un parámetro fundamental, debe ser el que permita revelar las zonas con imagen latente y que no llegue a revelar las demás.

Al sacar la foto del revelador se mete en un baño de paro que destruye el revelador cesando su acción. Este baño de paro es un ácido débil que contrarresta la tendencia a oxidarse del revelador (sustancia básica).

El siguiente baño es el fijador cuya misión es transformar el BrAg en una sal soluble en agua. Los haluros de plata son solubles en soluciones de sales, cuyos iones negativos formarán compuestos de coordinación con el ion de plata. Se consigue de este modo que el BrAg desaparezca de la emulsión y que se fije la imagen.

El último baño es de agua, tras él se tiende el negativo para dejarlo secar. Lo que se suele hacer es meterlo en una solución de alcohol propílico que se evapora antes que el agua de modo que es más seguro.

Revelador

Baño de paro

REVELADO Baño fijador

Baño de agua

Curva característica: Sensitometría básica

La película va a responder al flujo de energía que reciba. Esta energía se mide en Jul/cm2.Es flujo luminoso que en fotografía se llama exposición, es una intensidad medida en W/cm2. Esta intensidad por el tiempo de exposición da la energía, la exposición.

I × t = E unidades: W/cm2 × s = J/cm2

Ley de reprocidad. Cuando el producto I×t sea constante aunque la intensidad (I) y el tiempo de exposición (t) sean distintos, al someter a la película a iguales condiciones de temperatura,... el grado de ennegrecimiento es el mismo.

También se llama ley de Bunsen - Roscoe y dice que la cantidad de cambio fotoquímico es proporcional a la intensidad de la luz multiplicada por el tiempo de iluminación. Uno de los sistemas que no cumplen exactamente esta ley es la emulsión fotográfica.

Para caracterizar este ennegrecimiento se definen dos conceptos: La trasmitancia y la densidad óptica.

La trasmitancia.

Cuando la luz llega a la película parte de la intensidad se absorbe por la plata y parte se trasmite. La trasmitancia es el cociente entre la luz que incide en la superficie y la que ésta transmite.

Ii It

T = It / Ii

Densidad óptica.

La densidad óptica es una magnitud proporcional a la cantidad de plata por unidad de superficie que tiene la emulsión. El grado de ennegrecimiento es proporcional a la cantidad de plata.

D = log10 1/T = - log10 T

La densidad óptica es el logaritmo de la trasmitancia, también llamada opacidad.

T

1

0

E (J/cm2)

HURTER - DRIFIELD

saturación

D

solarización

Zona

lineal

Pie

velo

A la zona en la cual el comportamiento parece lineal se le llama rango dinámico. Para una exposición de tiempo 0 hay una densidad residual llamada velo. Para exposición 0 la densidad óptica no es 0 debido a este velo por lo tanto la trasmitancia no puede ser 1 (log 0 " 1). A la zona donde empieza a existir una respuesta a la exposición se le llama pie. La zona lineal es aquella donde la densidad óptica es proporcional a la cantidad de plata. La saturación es aquella situación donde se ha depositado toda la plata posible. En la solarización desaparece la plata, por encima del nivel de exposición que satura la placa se produce una pérdida de imágenes latentes.

En la fotografía se trabaja en la zona de pie que se corresponde con el rango dinámico de la gráfica de la trasmitancia. La zona lineal se utiliza para los hologramas. Una densidad óptica de 2 tiene una trasmitancia de 0,01, lo cual es suficiente para el uso fotográfico normal. Existen otras placas de densidades de 6 o 7 que no son utilizadas en fotografía.

No toda la luz que entra en la placa sale porque se pierde luz en las reflexiones, por ello existe un velo. La película virgen responde con D"0 porque parte del BrAg ha formado imagen latente.

  • El efecto fotográfico sólo tiene lugar para un umbral mínimo de energía, es decir, para un color (frecuencia) mínimo de luz. Una vez pasado el umbral cualquier frecuencia mayor que ésta producirá el efecto. En cualquier rango del visible el efecto será posible.

  • Cuando un carrete pasa su fecha de caducidad el velo puede haberse colocado en la zona de saturación y ser inservible. Lo mismo puede ocurrir cuando un carrete se calienta.

  • Sensibilizadores químicos

    Muchas sustancias pueden actuar como sensibilizadores químicos, tarea en muchos casos facilitada por la presencia de gelatina o añadidos por los fabricantes de la emulsión. Se clasifican en sensibilizadores de reducción, de azufre y de oro. Los de reducción pueden convertir el bromuro de plata en plata mediante la sustracción de átomos de bromo. Los de azufre están presentes en la gelatina, reaccionan con los iones de plata expuestos en los defectos de la superficie formando cantidades extremadamente diminutas de sulfuro de plata. Los sensibilizadores de oro son todos compuestos solubles de oro, utilizados conjuntamente con los otros tipos de sensibilizadores. Su presencia conduce a la formación de oro metálico o sulfuro de oro en los centros de sensibilidad formados. Todas las emulsiones tienen un comportamiento universal, diferenciándose en:

    • La escala de cada eje

    • La pendiente de la zona lineal

    Se diferencian películas sensibles (rápidas) de poca exposición o poco sensibles (lentas) de mayor exposición. A la pendiente de la zona lineal lo llamamos  (contraste). Una película de alto contraste es aquella que consigue alta variación con poca energía. Una película de bajo contraste es aquella en la que para notar variaciones se necesita mucha energía. El comportamiento de las emulsiones es igual, diferenciándose en tres cosas: la escala x, la escala y, la pendiente  la cual se calcula por el contraste = tg.

    Grandes variaciones de densidad: bajo 

    Pequeñas variaciones de densidad: alto 

    Una emulsión binaria es aquella utilizada para resaltar detalles. Esta emulsión reacciona con velo si la exposición está por debajo del umbral, y si está por encima aparece la saturación. Estas emulsiones también se utilizan en litografía.

    El contraste depende de la exposición pero también del revelado. Este tratamiento químico hace que haya un determinado contraste u otras características. La única característica que no depende del revelado y sólo de la emulsión es la densidad óptica.

    Forzar la película: Subexponer y sobrerevelado. Se obtiene mayor contraste y mayor tamaño de grano.

    Cálculo del tiempo de exposición

    Una película lenta o poco sensible a la luz necesita mucha exposición, mientras que una película sensible o rápida necesita poca exposición. La exposición determina el ennegrecimiento de la película.

    El fotómetro mide cuánta luz ambiental hay. Surgen escalas arbitrarias que miden la sensibilidad de la película para poder dar un tiempo determinado de exposición. La escala DIN (no es lineal) se utiliza en Europa y la ASA en América y equivale a la ISO (es lineal). Estas escalas son una manera de medir cuán rápida es una película y de dar al fotómetro el tiempo de exposición. Por ejemplo con una película de 100 ASA el fotómetro utiliza un determinado tiempo de exposición. Si con un carrete de 100 ASA el tiempo es de 1/60 segundos si colocamos una película de 200 ASA el tiempo será la mitad, es decir, de 1/30. Indica que la película es el doble de sensible cuando el grado de sensibilidad varía de tres en tres.

    21 DIN 100 ASA;

    24 DIN 200 ASA

    27 DIN 300 ASA

    Con un carrete de 100 ASA si en la cámara indico que es mayor (600 ASA) el carrete sale blanco. Si indico que es menor el carrete se quema.

    Sensibilidad de la película

    La sensibilidad de la película se puede variar con reveladores más o menos energéticos. El factor dominante de la sensibilidad de la película es el tamaño de grano. Un grano de BrAg se revela si y sólo si hay imagen latente y esto quiere decir que la totalidad del BrAg pasa a Ag. La sensibilidad de la película depende del tamaño del grano.

    • Tamaño grande: emulsión de grano grueso. Debe existir una distancia mayor para distinguir dos imágenes distintas.

    • Tamaño pequeño: emulsión de grano fino

    Cuando un rayo de luz entra en un medio, éste cambia su dirección dependiendo del índice de refracción n y del ángulo de incidencia, incluso puede reflejarse. En cualquiera de estos casos la imagen latente puede formarse en otro cristal distinto al que ha incidido la luz.

    Tamaño de grano.

    La mejor imagen de un punto no es un punto sino una mancha.

    Pero para realizar una fotografía se necesita más luz, es decir, no se trabaja en óptica paraxial. La cantidad de luz que entra en la cámara depende del área del objetivo (r2). Si aumentamos esta área la imagen de un punto ya no es un punto sino una mancha.

    Combinando superficies se puede conseguir llevar los rayos de luz allí donde queramos, pero aún cuando consigamos esto nunca se llegará a tener una imagen punto a punto debido a la difracción.

    x

    1

    2

    Intensidad Intensidad

    a) b)

    1 2 x 1 2 x

    En la pantalla se espera ver la imagen de luz según la figura a) pero debido a la difracción lo que realmente vemos es lo de la figura b). En el diafragma los rayos cambian de dirección, al colocar un orificio de entrada se produce la difracción. Cuando se hace una foto el sistema óptico puede ser perfecto desde el punto de vista óptico pero aún así la imagen de un punto no es un punto sino la mancha de Airy.

    Apertura

    La anchura de la mancha es de 10 como mínimo debido al objetivo. Pero hay una resolución debida a la cámara y otra al objetivo, por esto el grano que se utiliza es de 1. La placa holográfica se diferencia de una película normal en que el grano es más pequeño.

    Cuanto más pequeño es el grano mayor resolución tiene la película, cuanto más grano y más grande más sensible es la emulsión.

    Pequeño: > resolución; < sensibilidad

    Grande: < resolución; > sensibilidad

    La formación de la imagen latente está determinada a la superficie del cristal, a la densidad de defectos que hay y no tanto a los defectos del cristal. Al hacer el grano más fino hay una mayor probabilidad de que tenga defectos para poder atrapar al electrón. Por ello la resolución de la película, la sensibilidad y el tamaño de grano están muy relacionados.

    Una emulsión fotográfica tiene una resolución mínima debido a la difracción, ésta es de 10µ, es decir, 100 líneas por cada milímetro. La holografía permite tomar imágenes tridimensionales por lo que la placa holográfica debe tener mayor resolución espacial, 5000 líneas por cada milímetro para lo cual el tamaño de grano es menor.

    El equivalente a los grados ASA de una película holográfica lo calculamos midiendo la luz que recibe la placa fotográfica y la que tiene que llegar a la placa holográfica para tener un mismo color gris.

    100 ASA Es 10.000 veces menos sensible a la luz que una película fotográfica.

    10-2ASA

    Teoría actual de la fotografía (teoría de Mott)

    En los años 50 se crea una nueva teoría para explicar la formación de imágenes. Un electrón puede desencadenar una reacción fotoquímica en la cual el bromo queda neutro y puede emigrar por la red. El electrón también podía llegar al Ag+ haciéndolo neutro y quedando atrapado en la superficie.

    Ag+

    Br-

    e-

    Se crea el concepto de par electrón-hueco. El hueco es el bromo neutro que queda al tomar el electrón. En la alternancia de cargas positivas y negativas, la ausencia de una carga negativa (hueco) se toma como positiva aunque sea neutra. Si el hueco es capturado por su camino todo acaba. El hueco se comporta como positivo produciendo un desarreglo en la red, el electrón de otro bromo puede saltar al hueco pasando de nuevo a Br-. El bromo que lo cede pasa a neutro produciendo el hueco. De este modo el hueco va emigrando por sucesivos saltos, pudiendo llegar a la superficie y desapareciendo el término de hueco porque ya no está dentro de la red, pierde su regularidad. Al llegar a la superficie el átomo de bromo neutro reacciona con voracidad con el entorno y se pierde.

    La plata no emigra, no hay manera de que circule por la red.

    Cuando el electrón llega a la superficie (incluso puede llegar más de uno), si el colorante le da un carácter electronegativo, entonces el cuerpo se comporta como negativo. Al final la red se comporta como negativa atrayendo partículas positivas.

    Existe otro concepto, el de ion intersdicial que es un ion fuerza de sitio, descolocado. Al formarse la red está en un lugar inadecuado.

    Ion intersdicial

    Ion intersdicial e-

    Ag+

    La plata es poco reactiva por lo que se dice que esto no puede ocurrir. La plata es electropositiva y por ello la anterior reacción es reversible, la imagen se habría deshecho. No se puede formar imagen latente con un solo átomo. Entorno al átomo de plata se tienen que añadir más. El átomo de plata en superficie es un defecto añadido y cualquier defecto actúa como carga negativa. Otros iones intersdiciales van hacia el primer átomo de plata formando un centro de nucleación que consiste en un grano de metal compuesto por pocos átomos y que es estable por la compartición de electrones (un átomo aislado no es estable pero sí varios). En cualquier defecto del cristal donde haya un ion intersdicial se puede formar un centro de nucleación. Una imagen latente es un centro de nucleación en la superficie.

    Para que se produzca el revelado del bromo tiene que existir un hueco en la superficie del cristal por el que se cuelen los electrones. Si tenemos un centro de nucleación en la superficie hay una imagen latente y puede ser revelada.

    Se mete la emulsión en un revelador que cede electrones. El tiempo de revelado es una magnitud fundamental pues al sobrepasarlo se revelan todos los bromos. El tiempo también depende de la temperatura.

    fotón

    Br- Br + e-

    Los colorantes

    Existen otras sustancias, los colorantes, que hacen que la reacción tenga lugar a longitudes de onda mayores, a menores frecuencias. Un colorante es una sustancia orgánica que absorbe bandas de longitudes de onda con mucha facilidad.

    Vemos el colorante del color que absorbe, presentan un color muy vivo al complementario de la luz que absorbe. Los colorantes son importantes incluso para las fotografías en blanco y negro. El colorante está pegado al cristal no dentro de él.

    Se necesita un mecanismo por el cual la energía absorbida por el colorante pase al cristal, existen dos teorías:

  • La absorción del fotón produce la expulsión del electrón del colorante hacia el interior del cristal. Con esta teoría no se explica la formación de huecos.

  • Una red cristalina no puede verse como una sucesión de iones quietos en su lugar por fuerzas electrostáticas. Esto sólo ocurre a una temperatura de 0º K. A una temperatura normal los iones están moviéndose. Estos estados de vibración no pueden ser cualesquiera, están cuantificados. Al calentar una red cristalina el movimiento es mayor, pasando de un estado a otro por saltos, por la absorción de un fonón (cuanto de energía). El rango de frecuencias en las cuales una red cristalina puede cambiar es un rango sónico de ultrasonidos. El colorante recibe al fotón adquiriendo una energía, el colorante al estar en contacto con el cristal calienta la red cristalina. De este modo la red cambia su estado de vibración. Lo cual significa que globalmente la red vibra con elongaciones mayores. Si la elongación es muy alta puede suceder que afecte a las fuerzas electrostáticas. El bromo está oscilando por una elongación, si se acerca lo suficiente a la plata pierde su electrón. El bromo se aleja lo suficiente de su estado de equilibrio acercándose a la plata. Todo esto da lugar a la aparición de una imagen.

  • Los colorantes pueden fabricarse de cualquier forma, a voluntad. El colorante será sensible a la zona visible del espectro que es la que ve el hombre.

    • Película ortocromática: película sensible a todo el visible menos al rojo.

    • Película pancromática.

    Ambas películas son para fotografías en blanco y negro. A la hora de positivar se utiliza un papel ortocromático para poder llevar a cabo el proceso con luz roja. Los colorantes actúan por bandas de modo que se utilizan varios colorantes que se repartan el espectro. Se mezclan bromuros de plata que tienen adheridos distintos colorantes.

    Desensibilización

    La sensibilización espectral mediante colorantes absorbidos en los granos de haluros de plata produce que los cristales posean electrones suficientemente energéticos como para ser móviles. En algunas circunstancias se encuentra el efecto opuesto, pueden ser perdidos fotoelectrones de haluros de plata expuestos a agregados de colorante absorbidos. Puede ocurrir con muchos colorantes sensibilizantes si se añaden en exceso. La desensibilización es de hecho un proceso complejo y no siempre predecible. Es normalmente efectiva en la región espectral en la que el haluro de plata es normalmente sensible, pero en algunos casos también depende de la exposición simultánea a la luz del color que el colorante absorbe. Raramente algunos colorantes desensibilizadores producen un notable incremento de la sensibilidad natural de los gran menos sensibles al ser añadidos en minúsculas cantidades a emulsiones químicamente insensibilizadas. Sin embargo existe siempre una concentración crítica sobre la cual el efecto desensibilizante predomina.

    Resumen del proceso fotográfico en blanco y negro

    El colorante adherido al bromuro de plata absorbe un fotón. El número de fotones absorbidos viene dado por la exposición (tiempo).

    Ley de reprocidad: E(J/cm2) = W(W/cm2) T(s). Esta ley se cumple de forma aproximada, cuando las diferencias de tiempo o de flujo no son grandes. Se le llama fallo de la ley de reprocidad. Esta ley es cierta para un intervalo medio de tiempos e intensidades. Con tiempos muy cortos y muy largos, y correspondientemente intensidades muy altas y muy bajas, la acción fotoquímica efectiva es inferior a la indicada por el producto de las dos cantidades.

    El colorante pasa un fonón a la red, el bromo vibra lejos de su posición de equilibrio dando un electrón a la plata y dejando un hueco. Este hueco se va moviendo hacia la superficie. La pared del cristal se comporta como un ion negativo. En torno a él se forma el centro de nucleación, se va formando un metal que llamaremos imagen latente.


    Tema 2 Fotografía en color

    La emulsión fotográfica en color

    • La única sustancia fotosensible que tenemos es el bromuro de plata

    • La distribución de la plata se ve negra en la fotografía: si queremos hacer fotos en color no puede haber plata en el negativo.

    • La densidad óptica es distinta porque hay un color negro distinto en cada lugar.

    Las magnitudes utilizadas para medir el blanco y negro son la trasmitancia y la densidad óptica. El color no puede medirse, es una sensación. Los colores de la fotografía deben dar una sensación igual a la que nos da la realidad.

    La sensación de color se genera en la retina por la existencia de dos tipos de fotorreceptores (conos y bastones), y tres tipos de conos cada uno sensible a una banda del espectro visible. No hay dos personas que vean igual pero se define un ojo estándar de modo que la fotografía se verá igual por todas las personas.

    380 VISIBLE 720

    Las primeras fotografías en color eran en blanco y negro y se pintaba sobre ellas. Existen dos técnicas de mezclar colores:

    • Técnica aditiva: cada elemento de la imagen está trasmitiendo ese color como ocurre en la televisión. La mezcla aditiva de colores se inicia con los tres primarios cada uno de los cuales consiste en la tercera parte del espectro. Por lo tanto los colores primarios son azul, verde y rojo

    • Técnica sustractiva: un elemento elimina de la escena el color complementario del que se quiere conseguir. Se absorbe el complementario y deja pasar el color que queremos como ocurre en las diapositivas.

    En una principio se intentan técnicas aditivas. Lippman es el autor de las primeras técnicas en color, se toma una fotografía en blanco y negro y se coloca un soporte de vidrio (espejado por uno de los lados ///) a la emulsión. Cuando un rayo llegue a la emulsión impresionará o no el bromuro de plata y formará o no una imagen latente.

    Emulsión

    Vidrio

    Si la diferencia es múltiplo de (2n+1)/2 es interferencia destructiva (---). En la emulsión no se forman manchas sino que se forman franjas. Por interferencia constructiva se forman franjas, imagen latente; en la destructiva no se forman. La condición para que una interferencia sea destructiva o constructiva es la longitud de onda, cada  presente en la escena va a formar su propia estructura espacial de interferencias porque ondas con distinta longitud de onda no interfieren entre sí. De este modo se forma un holograma no un fotograma.

    El fotograma de Lippman al revelarse tiene una estructura espacial interferencial para cada longitud de onda. Si ilumino con luz blanca el fotograma veré solamente la longitud de onda que refleja cada banda. Cada sistema interferencial va a reflejar una determinada  y no otra. La composición de colores será igual a la que llegó a la emulsión fotográfica de modo que las longitudes con una fuerte presencia en la imagen retratada formará un sistema interferencial fuerte para esa longitud.

    En el proceso de revelado la emulsión se contrae porque se elimina material como el bromuro de plata no utilizado. Si se encoge, las distancias interferenciales disminuyen y deja de ser cierto que cada sistema refleja sólo la longitud de onda que ha tomado (la sensación de color no tiene nada que ver con la realidad). Para que la emulsión se ensanche se mete en agua, pero entonces el n cambia.

    Este tipo de técnicas son sustituidas por técnicas sustractivas donde se absorbe el color complementario. Si el ojo ve porque tiene tres pigmentos visuales, entonces tomaré tres fotogramas cada uno de ellos sensible a una zona del visible, es decir, tomo en el mismo instante tres fotografías una sensible al rojo, otra al verde y otra al azul. El resultado es una película fotográfica que se ennegrece proporcionalmente a los colores que le han llegado. Al hacer coincidir los tres fotogramas obtengo uno que se parece a la realidad. Suponiendo que ya hemos revelado, se proyectan simultáneamente en la pantalla.

    A finales de los años 10 "Kodak" patenta el sistema tripack formado por tres carretes superpuestos. Son tres emulsiones distintas, cada una sensible a una parte del espectro aunque basta con un objetivo y una diapositiva para proyectarla. Antiguamente se utilizaban tres objetivos cada uno con un filtro. Otro sistema utilizado era un carrete que se pasaba a una velocidad tres veces mayor y que por medio de un sistema de relojería se va cambiando el color.

    Como el bromuro de plata no es sensible al color (sólo un poco al violeta) se utilizarán otras emulsiones fotosensibles, tres emulsiones. La primera emulsión es sensible al azul (se impresiona con azul), la segunda capa es sensible hasta el amarillo (se impresiona con azul y amarillo), la tercera es sensible hasta el rojo (se impresiona con azul, amarillo y rojo). Entre la primera y la segunda se introduce un filtro que no deja pasar el azul. Entre la segunda y la tercera se coloca un filtro que elimina el amarillo de modo que a la tercera sólo llega el rojo.

    380 720

    El cine aparece gracias a la fotografía, no por las diapositivas sino por el positivado de un negativo.

    Proceso de inversión

    Un carrete en blanco y negro se revela de forma convencional con baño de paro pero sin fijador. Someto a la placa a un proceso de blanqueamiento (bleaching) que consiste en atacar la plata y reducirla trasformándola en una sal de plata que puede ser.

    - Transparente: desaparece el negro.

    • Soluble: se elimina con agua.

    De las dos formas se elimina la plata.

    Después se somete a la placa en un proceso de solarización (se vela la placa), que crea imagen latente en el resto de la placa, donde hay bromuro. Se le llama proceso de inversión (es el negativo del negativo). Se elimina el bromuro de plata donde más luz ha recibido, se volverá más negro donde haya más bromuro. Para finalizar someto a la placa a un proceso de revelado completo.

    Negativo en color

    En un negativo en color no puede haber plata porque queda negro. Para eliminar la plata se somete al negativo a un proceso de blanqueado. Mediante un colorante, según la intensidad de luz que haya recibido de un rango de longitud de onda así será la intensidad del color complementario que presentará. El tinte del bromuro de plata es del color complementario. Donde más color haya recibido más color complementario quedará.

    El revelado en color no destruye los colorantes presentes mientras que en blanco y negro sí. El proceso de fijado sirve para eliminar el bromuro de plata no expuesto a cada color, elimina el bromuro con su colorante pero respeta el colorante adherido a la plata. El proceso de baño quita la plata pero no el colorante. Por último se hace el blanqueamiento que respecta el colorante. De este modo se consigue un negativo en color.

    Positivado directo

    Tras hacer la fotografía se revela pero sin fijar. Sometemos a la placa a un proceso de blanqueamiento que quita el colorante adherido a la plata, de este modo queda más colorante del color complementario adherido a la plata donde menos luz a llegado. Es un positivado. En un positivado directo se revela dos veces.

    Al blanquear la placa donde más luz ha llegado de un color hay más intensidad del color complementario. Ahora tengo un negativo en color. Si continuo el proceso tendré un positivado en color.


    Tema 3 Profundidad de foco y de campo

    Apertura numérica y números de apertura

    Las cámaras llevan accesorios para controlar el tiempo de exposición. Llevan un opturador el cual por medios electrónicos se quita durante el tiempo determinado.

    E = W " T

    D

    El diámetro es proporcional al área, y el área al cuadrado es proporcional a la intensidad. El diámetro del diafragma es: 1.8, 2, 3.6, 8, 11, 16, 22. Los valores del diámetro guardan una relación, cada uno de ellos es el anterior multiplicado por la "2, esta relación se debe a que los números de apertura dependen de D ya que f´ no varía. Al cerrar un punto el diafragma hago que la luz que entra sea la mitad. La luz que entra según los distintos diafragmas es: 1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16, 1/32.

    Esto nos obliga a tener un sistema de medición pero solamente nos dice la cantidad de energía que se necesita. Tengo dos grados de libertad:

    - Aumentar/disminuir el tiempo de exposición.

    - Abrir/cerrar el diafragma.

    La iluminación sobre el plano de la película no depende sólo del diámetro sino del ángulo sólido que subtiende el iris. Este ángulo se caracteriza por la apertura numérica que se define como:

    A.N. = D/f´

    En general será menor que la unidad. Se utiliza también el número de apertura que es el inverso de la apertura numérica:

    N = f´/D

    Números de apertura grandes significan diafragmas muy cerrados.

    Profundidad de foco

    O O´

    La correspondencia es plano a plano. Las imágenes nítidas son solamente los objetos del plano objeto aunque existe una cierta profundidad donde el enfoque es bueno. Una cámara con foco fijo es aquella en la que todos los planos desde el infinito hasta la cámara están enfocados, a esto se le llama profundidad de foco. Para entender porqué aparecen enfocados planos donde no está la placa fotográfica se debe tener en cuenta que la imagen de un punto no es un punto sino una mancha. Aunque el sistema óptico sea perfecto la imagen de un punto será la mancha de Airy de un tamaño de 1.22"n, hay una tolerancia en el punto de enfoque pero cuanto más cerrado está el objetivo más grande es la mancha. El propio detector tiene esa tolerancia. El tamaño de grano pone un límite a la resolución. Se verá enfocado otro plano que no esté en O´ cuando la mancha de desenfoque sea menor o igual que el tamaño del grano.

    La resolución espacial infinita no es posible. El tamaño mínimo de un punto está relacionado con el diámetro del objetivo. A esta tolerancia en torno a la imagen paraxial o geométrica se le llama profundidad de foco. Si tomo como eje de referencia el plano O´, la profundidad de foco por delante es igual que por detrás.

    Profundidad de campo

    En el espacio objeto tengo el plano O. Delante y detrás habrá planos objeto de planos imagen que no son O´. Si todos los planos imagen están enfocados, a los planos objeto se les llama profundidad de campo.

    a

    Si tengo una profundidad de foco pequeña, la profundidad de campo será pequeña también.

    O O´

    La profundidad de foco depende del número de apertura, la focal es fija. Cuanto más cerrado esté el diafragma mayor profundidad de foco y de campo. Cuanto más abierto menor profundidad de foco y de campo.

    El diámetro del diafragma tiene un límite. Regula la cantidad de luz por unidad de tiempo, luego tengo que determinar el tiempo de exposición. 1/60 segundos es un tiempo de exposición. Dependiendo de las condiciones de iluminación del foco determinaré el tiempo de exposición.

    Números de apertura altos ! cerrar diafragma.

    Para sacar enfocado un gran espacio se cierra el diafragma y se compensa la cantidad de luz con el tiempo de exposición.

    • 50mm de focal (convencional): el ángulo que subtiende es parecido al del ojo de modo que tendrá la misma imagen que cuando mira una persona.

    • Gran angular: objetivo con una focal menor de modo que el ángulo subtendido es mayor y por lo tanto el campo es mayor. Se utiliza para hacer fotos de cerca.

    • Teleobjetivo: objetivo de larga focal, se mete menos campo en la película. Da el aspecto de agrandar las imágenes. Son focales de 135-200mm.

    Profundidad de foco: teleobjetivo> normal > gran angular.

    Profundidad de campo: gran angular > normal > teleobjetivo.

    Cuanta más larga es la focal más profundidad de foco.

    f´ = 28mm profundidad de campo mayor.

    f´ = 200mm profundidad de campo menor (teleobjetivo).

    Aumentos:  = a´/a

    a a´


    Tema 4 Tipos de cámaras

    Cámara de agujero

    La primera cámara que aparece es la de agujero también llamada estenopeica o pinhodz.

    La profundidad de campo es infinita porque da igual lo que coloque delante de la cámara, todo se fijará en la imagen. Cualquier objeto delante de la cámara estará enfocado.

    Al ser un agujero muy pequeño el ángulo sólido que subtiende tiende a 0 por lo tanto el número de apertura es infinito porque la apertura numérica es 0. El inconveniente que tiene es que entra muy poca luz (teóricamente un rayo por cada punto). Si se aumenta el tamaño del agujero un punto de la imagen sería una mancha porque disminuye el número de apertura.

    Cámara de foco fijo

    Es una cámara a la que se le coloca un menisco y delante un diafragma que regula la luz.

    El problema añadido son las aberraciones cromáticas debidas a que n depende de la longitud de onda, y la focal depende de n.

    f´ = (n - 1) (1/R1 - 1/R2)

    La aberración cromática es intrínseca al procedimiento, para corregirla necesito dos lentes:

    <0, vidrio positivo, flint

    >0, vidrio negativo, crown

    Se combinan dos lentes, una positiva y otra negativa para contrarrestar la aberración pero no con un solo menisco.

    Una cámara con foco fijo tiene profundidad de campo y de foco muy grandes porque el objetivo es muy pequeño, es decir, apertura numérica muy pequeña.

    Cámaras de galería (de fuelle)

    Es una cámara con un formato muy grande y que tiene un objetivo donde están los planos principales. Permite aperturas mayores pero no tiene profundidad de campo infinita por lo que precisa el procedimiento de enfoque.

    H H´ F´

    La imagen como muy cerca se formará en el plano focal. Para resolver este problema de enfoque hay dos posibilidades: mover la lente hacia delante o mover la emulsión hacia atrás. Las cámaras de galería o de fuelle utilizaban el segundo método. Tiene la ventaja de que vemos exactamente lo que va a salir en la fotografía. El tiempo de exposición era elegido por el fotógrafo.

    Cámara con formato universal (Leica)

    Utiliza una película de formato universal cuya diagonal mide 35mm. Es la primera cámara portátil y la primera en incorporar un fotómetro para saber el tiempo de exposición y el diafragma a utilizar. El procedimiento de enfoque que utiliza es mover la lente hacia adelante. El inconveniente que tiene este método es que el objeto siempre aparece enfocado pero la imagen se enfoca " a ojo". Este sistema encuadra la imagen pero no la enfoca.

    35mm

    Cámara reflex

    • Cámara profesional. Un primer objetivo proyecta la imagen sobre la película fotográfica. Un segundo objetivo, de enfoque, permite ver la perspectiva que formará siempre y cuando las distancias - sean iguales.

    Objetivo 1

    Objetivo 2

    • Cámara de un objetivo (SLR).

    Pentaprisma

    Si sólo tuviera este sistema la imagen se vería una imagen invertida, para corregir esto se coloca un pentaprisma. Se coloca de tal forma que si el ángulo es adecuado y mediante reflexión total la imagen se forma derecha. Los rayos entran en reflexión total sin pérdida de luz.

    Ocular

    El pentaprisma introduce una aberración esférica que el ocular corrige con una aberración esférica exagerada. De este modo se tiene un sistema de cinco elementos que da lugar a 19 grados de libertada.

    Ventajas:

    • Se ve exactamente lo que va a salir en la fotografía a través del objetivo.

    • Es posible controlar la profundidad de campo.

    • Es fácil cambiar de objetivo.

    • Tamaño reducido.

    • Réflex de dos objetivos. Los dos objetivos tienen la misma focal como en la profesional, La distancia de la placa al objetivo fotográfico y del visor al objetivo visor tienen que ser iguales. Al objetivo visor se accede por un espejo a 45º. El espejo se interpone entre la película y el objetivo. Este espejo es abatible, al apretar el botón de disparo se desobtura durante un tiempo de exposición determinado.

    Uno de sus inconvenientes es que la imagen es invertida. Se añade una lente de poca focal para trasladar la imagen al infinito y ver cómodamente.

    Son cámaras de tiradas pequeña y caras, además es difícil encontrar objetivos intercambiables. Es una cámara que se contrapone a la SRL, de un solo objetivo.

    Ventajas:

    • En el visor se ve la imagen que se registra incluso durante la exposición de modo que se puede controlar en todo momento la imagen. En el objetivo pierdo la imagen cuando el espejo se abate.

    • El enfoque es extraordinariamente preciso. Los objetivos son idénticos en posición, pero la focal no tiene que tener la misma corrección de aberraciones (el objetivo 1 sí tiene que tener una buena corrección y el 2 no tiene).

    • El objetivo de poca corrección puede trabajar con apertura pequeña y profundidad de foco grande sin perjudicar al enfoque.

    Inconvenientes:

    • La imagen es invertida. Al contrario que en la SRL lo que veo no es lo mismo que lo que fotografío. En la cámara de dos objetivos tengo dos ejes paralelos, no coincidentes. En la imagen lejana el problema es menor que en la cercana.

    • En la SRL regulando D, si realmente lo estuviera cerrando estaría reduciendo la cantidad de luz que entra en el visor. En la SRL existe un mecanismo que hace que D se cierre en el momento del disparo pero no lo cierro realmente. Tiene un botón de comprobación manual de la profundidad de campo, mientras que en la de dos objetivos esto es imposible.

    • Son cámaras de gran tamaño. El formato utilizado en las cámaras profesionales es de 90"60mm.

    Objetivos

    A un objetivo se le pide que trabaje sin aberraciones en campo grande y alejado de la zona paraxial. El primer objetivo era un menisco, actualmente se utilizan sistemas ópticos.

    Para conseguir nuevos objetivos se estudian trayectos de rayos y se van variando los parámetros (grados de libertad) para que la zona donde llegan los rayos sea lo más pequeña posible ! la imagen de un punto se parezca a un punto. La evolución de los objetivos se paró en los años 20 cuando el trayecto de los rayos y la modificación de los parámetros se hacía con una tabla de logaritmos y una regla de cálculo; y se reanudó en los 60 con los ordenadores.

    • Menisco. Fue el primer sistema utilizado. Solamente tiene tres grados de libertad (dos radios y un índice de refracción). Con este sistema no se pueden corregir aberraciones.

    • Doblete. Se intenta corregir la aberración cromática con dos tipos de vidrio, uno flint (menisco convergente) y otro crown (menisco divergente) pegados o separados. Si el doblete está separado tengo siete grados de libertad, si está pegado son cinco grados. Corrige muy bien las aberraciones cromáticas y esféricas, en eje. Trabaja muy bien en eje pero fuera de campo no es bueno. Es una lente típica del telescopio

    refractor.

    • Triplete de Taylor. Está formado por dos lentes convergentes simétricas entre las cuales hay una lente divergente. Este sistema corrige aberraciones en eje y fuera de él (coma y astigmatismo).

    • Objetivo estándar. Se le pide que tenga un ángulo igual al del ojo. 50mm es el objetivo estándar para películas universales. El ángulo que fotografío es más o menos el que es capaz de ver cada ojo. Da el tamaño del objetivo y de la fotografía. El ángulo viene dado por el rayo que pasa por el centro de la lente (este rayo no se desvía).

    = 42º

    • Teleobjetivo.

    F´ F´

    Cuando se hacen los cálculos se ve que se produce una emergencia de planos. El sistema no se aleja del fotograma sino que aumenta la distancia desde el plano principal al focal, se hace que el plano principal vaya por delante del sistema.

    La focal de un teleobjetivo es mayor de 50mm.

    • Gran angular. Si la combinación convergente - divergente aumenta la focal, montando los elementos al revés el efecto será el contrario.

    F´ F´

    Objeto virtual

    b a

    Cuando se utilizan sistemas con focales muy altas se utilizan catadioptrios, semejantes al telescopio. El gran angular es el sistema más complejo. Variando los objetivos se puede convertir un teleobjetivo en un gran angular.

    La focal de un gran angular es menor que 50mm, típicamente de 28mm. Aunque los hay de 16 y 18mm. Los "ojos de pez" pueden incluir casi los 180º pero con imagen muy distorsionada.

    • Sistema zoom. Cumple dos condiciones:

    • Focal variable para tener aumentos a voluntad.

    • La posición física del foco se mantiene constante para no perder profundidad de foco.

    El plano principal oscilará de modo que habrá un rango de focales. Para conseguir variar la focal se utiliza el desplazamiento de los elementos ópticos móviles. Se colocan dos elementos convergentes entre los cuales hay uno divergente. Se mueven los convergentes del mismo modo, así la focal cambia, aumenta. Pero la posición del foco no permanece igual. De este modo no se cumple la segunda condición.

    Al accionar la ruleta de compensación óptica el objetivo oscila entre dos posiciones. Otro tipo de compensación es la mecánica en la que los dos elementos no son solidarios, se mueven con un paso de tornillo distinto. Por compensación óptica no es posible mantener la posición del foco pero sí se puede por compensación mecánica.

    • Compensación mecánica: movimiento no solidario.

    • Compensación óptica: movimiento solidario.

    La focal disminuye

    La focal aumenta


    Tema 5 Instrumentos de proyección

    Los instrumentos de proyección forman una imagen real como un objetivo de fotografía pero al revés. En este caso el objeto es más pequeño que la imagen. No hay diferencias entre una ampliadora y un proyector de diapositivas.

    Un objetivo forma una imagen del infinito en una distancia cercana, la ampliadora hace lo contrario. Dándole la vuelta a un objetivo tenemos un instrumento de proyección.

    Diferencias entre un instrumento de proyección y un formador de imágenes:

    • Al hacer una foto el objeto está iluminado de forma difusa, la luz la provoca el propio objeto, tiene su propia luminancia.

    • En un instrumento de proyección es preciso tener un sistema de iluminación. Con un instrumento de proyección puedo estar con luz ambiente pero la relación de luminancia va en función del área del negativo.

    Sistemas de iluminación

    Iluminación Köhler.

    Un objetivo debe tener alta luminosidad, apertura numérica grande (mucha iluminación), campo de 42º para focales de 50mm y estar corregido para aberraciones. Tiene poca apertura numérica para que pueda utilizar poco tiempo en hacer la foto.

    En un fotograma el objeto está quieto luego no hace falta tener apertura numérica grande, la iluminación puede ser menor en una ampliadora.

    A un condensador le pedimos apertura numérica grande para tomar mucha luz pero lo demás da igual (como las aberraciones). El condensador toma el máximo de luz y lo envía para la iluminación del fotograma. El condensador forma la imagen de la fuente sobre la lente, sobre el diafragma de apertura. El fotograma está colocado entre el condensador y la lente de modo que se ilumina.

    Iluminación crítica.

    Un proyector se puede iluminar con iluminación crítica con una fuente menos intensa, aunque lo que se utiliza es la Köhler.

    La iluminación Köhler tiene menos luminancia sobre el objeto pero la fuente no tiene que ser regular porque no se proyecta la imagen de la fuente sobre el fotograma. Cada punto del fotograma es iluminado por todos los puntos que provienen de la fuente, de modo que se puede utilizar una fuente convencional.

    La ampliadora utiliza una iluminación Köhler ya que no necesita una fuente homogénea, no importa el rendimiento luminoso. Esto es debido a lo siguiente:

    • La relación de áreas no es muy grande.

    • La relación de aumentos es pequeña.

    • No existe movimiento del objeto.

    Para el cine se utiliza un fotograma de 24*36, tamaño mucho menor que el área de la pantalla a la cual se proyecta. Se utiliza un iluminación crítica (fuente muy homogénea y muy intensa).

    Antiguamente se utilizaba el arco de carbono.

    +

    -

    Ampliadora


    Tema 6 Fuentes de luz en fotografía

    Luz natural

    La emisión del sol está centrada en la longitud de onda de 550nm (verde). La atmósfera en este rango, en el visible, es transparente.

    Líneas de Franhofer: es la primera discriminación espectral de la atmósfera. Al pasar por la atmósfera la curva espectral cambia, hay zonas donde la emisión baja.

    UV IR

    380 550 700 

    Fuentes de luz artificial

    Una lámpara espectral es una ampolla de vidrio o de cuarzo donde hay gases en forma molecular que emiten líneas espectrales. Esta emisión de líneas espectrales es en intervalos muy cortos del espectro, es una emisión no continua.

    Ley de Planck de la emisión: La emisión de un cuerpo que está a una temperatura absoluta T si se ajusta a la de Planck es un cuerpo negro. La emisión de un cuerpo negro es continua, presenta un máximo perfectamente definido cuya posición depende de la temperatura absoluta.

    I

    

    Integrando la curva obtengo la intensidad espectral. La intensidad que emite el cuerpo es proporcional a la cuarta potencia de la temperatura absoluta, de modo que calentando un poco un cuerpo aumenta mucho la luz que da.

    El sol no es un cuerpo negro pero es el que con más precisión puede tratarse como tal. La temperatura absoluta del sol es de 5500-6000ºK por lo que si se quiere sustituir la luz natural del sol por una artificial, la temperatura de este debería ser de 5500ºK.

    1300(IR)


    El máximo de emisión de esta fuente de filamento está en los 1300nm, la mayor parte de la luz se emite en el infrarrojo, no visible. La luz de una lámpara de filamento es roja pero sobre todo es calor.

    Aunque el ojo humano vea luz blanca, la emulsión fotográfica no. La luz debe intentar simular al ojo humano.

    La forma de emisión depende de la temperatura luego calentando más la bombilla podríamos hacerlo, pero no existen sustancias que aguanten 6000ºK.

    Temperatura de color

    El concepto de cuerpo negro equivale a uno en equilibrio termodinámico, emite tanta luz como la que recibe. Si elimino la mayor parte de la emisión tomando su máximo pero eliminando gran cantidad de luz se tiene un cuerpo gris.

    550 1300 (nm)

    Denominamos temperatura de color a la temperatura a la que estaría un cuerpo negro que tuviera su máximo donde lo tiene la fuente en cuestión. La sensación de color al utilizar esta fuente sería parecida a la emitida por el sol. No falsea la sensación de color que tendría la fuente. De este modo se lleva una emisión a otra lo más parecida a la emitida por el sol aunque su temperatura no sea ni parecida. Se lleva de 1300 a 550nm, para esto se necesita mucha energía.

    Un flash es una lámpara de descarga con xenón. La emisión que se tiene es muy parecida a la producida por el sol. La temperatura de color será parecida a la del sol. Su emisión será lo más parecido posible a la del sol pero no en altura. La temperatura ideal a la que estaría se llama temperatura de color.

    Una sensación de color dada se puede obtener por combinación, variando las líneas del espectro se consigue que su composición de una sensación lo más parecida a la que tendría si iluminara con sol. Esto es lo que hace el flash y el fluorescente.

    Un fluorescente está formado por vidrio que absorbe el UV ayudado por el fósforo el cual se excita emitiendo líneas espectrales.

    Las emulsiones están hechas de tal forma que funcionan con luz blanca solar. De modo que la solución para la iluminación artificial es la utilización del flash de xenón que emite líneas espectrales que hacen que la sensación del ojo y la de la emulsión sean lo más parecidas a la que tendrían si se iluminara con el sol.

    La luz que entra en la cámara es limitada más por el flash que por el obturador.

    26

    3

    4

    28

    Fotografía

    Los rayos procedentes del foco objeto convergen en el foco imagen de la lente.

    Las ampliadoras forman la imagen del negativo en otro plano.

    La trasmitancia máxima es 1 y la mínima 0, pero no llega ni a 1 ni a 0. En un tiempo de exposición 0 la trasmitancia no es 1. En esta curva se observa que existe una zona donde la gráfica es una recta, es decir, la relación entre la trasmitancia y la energía es constante.

    La densidad óptica es una medida real porque da la cantidad de plata mientras que T se deriva de D.

    Esto solamente ocurre cuando se mantienen restricciones muy importantes, es decir, cuando se trabaja en óptica paraxial: diafragma pequeño luego poca luz.

    Como ya se ha dicho antes, esto es debido a la aberración cromática que produce la dispersión de la luz que llega a la lente en los distintos colores que la forman.

    En el siglo XVI Grimaldi descubrió que colocando un orificio en una superficie e iluminándola con una fuente puntual en una pantalla colocada detrás se ve luz en zonas cercanas al extremo del orificio, donde debería haber oscuridad.

    Mancha de Airy: tiene un máximo central con anillos concéntricos alrededor y de menor intensidad. La anchura total depende de la apertura.

    Las distancias interatómicas entre los iones no permiten el paso de los cationes Ag+ y Br- entre la red. Por eso esta teoría antigua no sirve.

    Estos iones intersdiciales son más probables cuanto más cerca están de la superficie. Las cargas eléctricas están aleatoriamente dispuestas.

    La plata se cae hacia donde está el exceso de carga negativa, hacia el electrón. El átomo de plata en la superficie forma la imagen latente.

    Esta reacción es muy difícil que ocurra, la probabilidad es muy pequeña. Para que ocurra, el fotón debe ser por lo menos azul o ultravioleta. Toda emulsión tiene una energía umbral (h). La reacción ocurre para longitudes de onda no visibles. La sola presencia del bromuro de plata no produce la reacción.

    Las fotos en color se hacen con un sistema parecido al ojo. Se utilizan colorantes sensibles a determinados colores.

    Cuando se mezclan dos luces se producen interferencias. En aquellos puntos donde la diferencia de camino óptico del rayo incidente y del reflejado sea múltiplo de la longitud de onda (múltiplo de n), será una interferencia constructiva (-).

    El parámetro W se controla por un diafragma no fijo, es decir, un iris. Es un diafragma cuyo diámetro es variable a voluntad. La cantidad de luz que entra es determinada por este iris.

    Enfocar es mover la lente para que la imagen O´ caiga sobre la película.

    Relación de conjugación óptica:

    -1/a + 1/a´ = 1/f´

    Tendré distintas distancias a´ con las cuales obtengo a. Pero esta relación no es lineal por lo que los planos son asimétricos.

    Se pueden variar a voluntad los planos enfocados. Este rango de planos se varía utilizando el diafragma. La situación anterior es con el diafragma totalmente abierto.

    Objetivo normal

    Gran angular

    Teleobjetivo

    Si aumento el tamaño del cajón el doble, la imagen será de tamaño doble.

    Los rayos que salen de un mismo punto llegan a la imagen al mismo punto cuando éstos forman un ángulo pequeño con el eje óptico (óptica paraxial). En situaciones reales se producen aberraciones.

    dn / d

    Para enfocar la imagen muevo el objetivo 2 y para poder seguir viendo la misma imagen el objetivo 1 debe moverse la misma distancia. Para que esto ocurra los dos objetivos deben tener la misma focal.

    El espejo permite ver la imagen que se va fotografiar. Cuando la foto se hace el espejo se abate (---).

    Detrás del pentaprisma se coloca el ocular cuyo foco se coloca en donde también está el difusor ///. El ocular permite una visión cómoda. El problema del pentaprisma es que equivale a una lámina plano paralela de espesor que desplaza los rayos y produce aberraciones excepto para ángulos muy pequeños.

    Si aumento la focal y por lo tanto la distancia de la lente al fotograma, se tiene un campo menor pero se mantiene el tamaño. Para saber el aumento real sobre el fotograma se hace una relación de focales. Para meter más campo en el fotograma (objeto cercano) se acerca el fotograma.

    Es un sistema con diez grados de libertad: seis radios de curvatura, tres índices de refracción y una distancia. Este triplete de Taylor va unido al nombre de Leica y al de Capa.

    Con el tiempo se añaden modificaciones (como añadir otra lente). Los objetivos utilizados son básicamente un triplete de Taylor modificado.

     debe mantenerse. Si doblo el tamaño de la placa hay que doblar la focal.

    En un teleobjetivo físicamente da igual donde esté la lente. La lente divergente no puede ser más divergente que lo convergente que es la otra lente. Al colocar el elemento divergente la focal parece haberse alargado.

    El plano principal imagen se va a F´ de modo que la distancia al plano principal (a) colocando la lente divergente es menor que antes (b) sin el elemento divergente.

    `= a´/a

    El objetivo macro es para tomar fotografías cercanas. Imaginando que la luz va en sentido contrario, pasando a a ser a´ y al contrario, el aumento es grande y por ello la imagen es mayor que el objeto.

    Proyección: pantalla difusora.

    Fotograma a proyectar (24"36)

    Pantalla difusora

    Fuente de luz

    Condensador

    Ampliadora: la pantalla es una película fotográfica, un papel en b/n o en color. Se puede iluminar colocando la fuente de luz pegada a un vidrio esmerilado junto al fotograma, pero es una iluminación muy mala. El condensador aprovecha la luz de la fuente de luz para iluminar el fotograma.

    Fotograma

    Condensador

    El condensador forma imagen de la fuente sobre el fotograma al proyectar. Esta iluminación es mucho más eficaz desde el punto de vista luminoso. La iluminación sobre el objeto es mayor luego el rendimiento luminoso es mayor. La desventaja es que si se hace con una bombilla en la pantalla se ve el filamento. Se debe hacer con una fuente muy regular para iluminar el objeto de igual modo en cualquier punto.

    Fuente luminosa

    Menisco

    Menisco que compensa al anterior

    Diafragma.

    Pantalla (papel)

    Los rayos deben pasar por los extremos del fotograma y el centro del diafragma.

    Hay un obturador que funciona por tiempo de exposición. Las de b/n tienen después del diafragma un filtro (---). El papel puede ser ortocromático (no sensible rojo), en este caso se coloca un filtro rojo y se puede tener una luz roja encendida durante el proceso. Si el papel fuera de color se haría a oscuras.

    El diafragma puede moverse.

    Cuando no disponemos de luz natural para fotografiar se debe iluminar el objeto artificialmente.

    Si pierde temperatura, el máximo se mueve hacia la derecha (rojos). Cuando se calienta se mueve hacia longitudes de onda menores (azules).

    Fuente de filamento. La temperatura es de 1500ºK como máximo.

    Rango dinámico

    Log10E

    E = h 

    Orificio

    Pantalla

    Fotograma

    El carbono positivo se pone incandescente, de modo que se va consumiendo. A medida que esto ocurre, la barra de carbono se va moviendo para mantener la distancia entre la barra positiva y la negativa.