SCIENZE - OTTICA - LA FOTOGRAFIA

PRESENTAZIONE

La fotografia è una tecnica di produzione di immagini permanenti su superfici sensibili, ottenuta grazie a un'azione chimica esercitata dalla luce o da altre forme di energia radiante.
Oggi la fotografia ricopre un ruolo importante quale mezzo di informazione, strumento scientifico e tecnologico, forma d'arte e attività amatoriale.

I PRIMORDI DELLA FOTOGRAFIA

Il principio del procedimento fotografico era già noto in epoca antica. Inizialmente la camera oscura era una stanza buia con un minuscolo foro ricavato su una parete. Passando attraverso il foro, la luce che penetrava all'interno proiettava sulla parete opposta l'immagine dell'esterno, che si presentava invertita e poco chiara. Nel Quattrocento gli artisti usavano tale espediente per schizzare a mano le scene proiettate. La camera oscura si trasformò quindi in una scatola portatile e nel 1550 Girolamo Cardano dotò il piccolo foro di una lente per rendere più nitida l'immagine prodotta.
Tra il 1796 e il 1802 l'inglese Thomas Wedgwood fece degli esperimenti sulla riproduzione di immagini sfruttando le proprietà chimiche del cloruro d'argento, sensibile alla luce. Registrò i profili degli oggetti che appoggiava su carta ricoperta di cloruro d'argento; ma le immagini non erano permanenti e Wedgwood poteva osservarle solo per pochi minuti a lume di candela. Con l'esposizione alla luce l'intera superficie della carta anneriva.
Nel 1819 lo scienziato inglese John Herschel gettò le basi della chimica fotografica moderna e scoprì la proprietà del tiosolfato di sodio di fissare l'immagine fotochimica in maniera stabile, eliminando dallo strato fotosensibile tutto l'argento che non ha reagito alla luce durante la posa. Inventò la fotografia ma, da scienziato astronomo, non diede peso alla scoperta.
Nel 1826 il francese Joseph-Nicéphore Niépce ottenne la riproduzione su peltro di una stampa del cardinale George d’Amboise. Nello stesso anno espose in un apparecchio fotografico, per otto ore alla luce del sole, una lastra di peltro sensibilizzato col bitume di Giudea, inquadrando dalla sua finestra i tetti circostanti. Questa lastra, che è giunta fino a noi, è considerata l'archetipo delle immagini pionieristiche di tipo fotografico.
Nel 1831 il pittore francese Louis-Jacques Daguerre impressionò lastre d'argento ricoperte da uno strato di ioduro d'argento. Dopo aver esposto le lastre per alcuni minuti, Daguerre utilizzava vapori di mercurio per ottenere un positivo. Queste fotografie non erano permanenti, poiché le lastre annerivano gradualmente, cancellando l'immagine. Nel 1837 Daguerre creò il suo primo dagherrotipo permanente ricoprendo una lastra di rame sensibilizzata allo ioduro d’argento con una soluzione concentrata di sale da cucina (più tardi acido gallico), che eliminò tutti i residui d'argento e fissò la figura degli oggetti rappresentati. Questo processo di fissaggio, scoperto dall'inglese William Henry Fox Talbot, rese insensibili alla luce le particelle di ioduro d'argento non esposte e prevenì l'annerimento totale della lastra. Talbot fu inoltre l'inventore del procedimento che per la prima volta usava negativo (di carta) e positivo. In base ad esso c'è un primo momento di acquisizione dell'immagine in cui i valori tonali sono invertiti e un secondo in cui i valori vengono recuperati correttamente, chiamato stampa. Dal negativo di carta per la prima volta poteva essere tratto un numero illimitato di copie. Talbot scoprì infatti che la carta ricoperta con ioduro era più sensibile alla luce se inumidita prima con una soluzione di nitrato d'argento, e che la soluzione poteva essere utilizzata per lo sviluppo della carta dopo l'esposizione. Avvenuto lo sviluppo, il negativo era reso permanente da un bagno di sodio tiosolfato. Sia Daguerre sia Talbot annunciarono le loro scoperte nel 1839.
Nel 1939 John Herschel ottiene la prima fotografia su carta sensibilizzata con carbonato di argento e fissata con iposolfito di sodio.
Nel 1846 Carl Zeiss fondò a Jena un'industria ottica che presto sarebbe diventata famosa per le attrezzature fotografiche realizzate.
Nel 1847 il fisico francese Claude Félix Abel Niepce de Saint-Victor utilizzò un negativo di vetro. La lastra, ricoperta di bromuro di potassio sospeso in albumina, era sensibilizzata prima dell'esposizione immergendola in una soluzione di nitrato d'argento. Il negativo di vetro, pur richiedendo esposizioni molto lunghe, forniva un'eccellente definizione dell'immagine.
Nel 1851 lo scultore e fotoamatore inglese Frederick Scott Archer sperimentò lastre di vetro umide immerse nel collodio, anziché nell'albumina.
Nel 1858 il fotografo francese Nadar realizzò la prima fotografia aerea di Parigi.
Nel 1878 il fotografo britannico Charles Bennet produsse una lastra asciutta con una gelatina di bromuro d'argento, molto simile a quelle moderne.
I primi tentativi di rendere fotograficamente i colori naturali risalgono agli stessi anni. Nel 1861 il fisico britannico James Clerk Maxwell produsse la prima fotografia a colori utilizzando additivi coloranti.
Nel 1883 l'inventore americano George Eastman creò una pellicola formata da una lunga striscia di carta coperta da un'emulsione sensibile. L'invenzione della pellicola a rulli segnò l'uscita della fotografia dalla fase pionieristica.

LA DIFFUSIONE DELLA FOTOGRAFIA COMMERCIALE

Nei primi anni del XX secolo la fotografia commerciale si diffuse rapidamente. Nel 1904 nacque ufficialmente la fotografia a colori ad opera dei fratelli Lumière. Le prime pellicole a colori consistevano in lastre di vetro sensibilizzate con un'emulsione ai sali d'argento pancromatica e fecola di patata colorata; erano chiamate Autochromes Lumière in onore dei loro inventori. In quegli anni le fotografie a colori si scattavano con macchine a tre esposizioni grazie al procedimento Carbro a tre colori. Nei decenni successivi i progressi tecnologici portarono alla produzione di apparecchi fotografici semplici ed economici, incoraggiando la diffusione della fotografia presso il grande pubblico. Nel 1925 fu commercializzata in Germania la prima Leica 35 mm, che utilizzava pellicole di piccole dimensioni concepite inizialmente per il cinema. Si fa risalire a quegli anni la nscita del fotogiornalismo. L'avvento delle pellicole Kodachrome (1935) e Agfacolor (1936), entrambe per diapositive, portò alla diffusione della fotografia a colori, mentre il negativo Kodacolor, introdotto nel 1941, ne decretò il definitivo successo. Nel 1947 la Polaroid lanciò sul mercato la macchina fotografica "95", che offrì la possibilità di ottenere foto immediate, che si sviluppavano cioè direttamente all'interno della macchina. Negli anni Cinquanta nuovi processi di produzione incrementarono la sensibilità delle pellicole sia in bianco e nero sia a colori; i progressi furono tali che, da un massimo di 100 ISO, si arrivò a una sensibilità di 5.000 ISO.
Nel 1996 la Kodak inventò : Systeme Photo Avance. Inizia l'impero della fotografia digitale.

LA MACCHINA FOTOGRAFICA

La macchina fotografica è costituita da quattro elementi: il corpo, l'otturatore, il diaframma e l'obiettivo. Il corpo comprende il diaframma, l'otturatore e una sezione a tenuta di luce nella quale viene avvolta ed esposta la pellicola.
Il diaframma è un'apertura circolare situata dietro l'obiettivo; agisce in sincronia con l'otturatore per permettere alla luce di raggiungere la pellicola. Può essere fisso o regolabile. Il diaframma regolabile è formato da piccole lamelle sovrapposte, di metallo o plastica che, divaricandosi, creano un'apertura di diametro variabile.
L'otturatore è un dispositivo meccanico che, attivato da una molla, consente alla luce di raggiungere la pellicola soltanto durante il tempo di esposizione.
L'obiettivo, inserito nella parte frontale del corpo, è costituito da un gruppo di lenti di vetro ottico poste in un anello di metallo. Può essere fisso o collocato su un supporto mobile: modificando la distanza tra l'obiettivo e la pellicola, il fotografo può mettere a fuoco oggetti che si trovano a diverse distanze dalla macchina. Gli obiettivi si suddividono in grandangolari, normali e teleobiettivi. Questa classificazione dipende dalla lunghezza focale dell'ottica, che viene espressa in millimetri. Le lunghezze focali comprese tra i 20 e i 35 mm sono considerate grandangolari. Producono una maggiore profondità di campo e un maggiore angolo di ripresa, ma rimpiccioliscono i soggetti. Un super-grandangolo consente un angolo di ripresa di 180° o più ampio. Gli obiettivi con lunghezza focale compresa tra i 45 e i 55 mm sono detti normali, perché si avvicinano all'occhio umano per la prospettiva e le proporzioni degli oggetti osservati. Gli obiettivi con focale più lunga, oltre gli 85 mm, sono chiamati teleobiettivi: schiacciano la prospettiva e diminuiscono la profondità di campo, ingrandendo molto il soggetto. Gli zoom sono strutturati in modo da consentire di variare la lunghezza focale impiegando un'unica ottica.
Tra le macchine più usate citiamo la reflex con un solo obiettivo e la reflex a due obiettivi, entrambe dotate di specchi che riflettono nel mirino la scena inquadrata.
Le macchine fotografiche autofocus utilizzano componenti elettronici e una CPU per misurare automaticamente la distanza tra la macchina e il soggetto e determinare l'esposizione ottimale.
Schemi di macchine fotografiche

Sezione di macchina fotografica

LA PELLICOLA FOTOGRAFICA

Le pellicole variano a seconda della differente sensibilità alla lunghezza d'onda della luce visibile. Le prime pellicole in bianco e nero erano sensibili solo a basse lunghezze d'onda, e cioè al blu. Nelle succesive pellicole a colori furono aggiunti all'emulsione coloranti di tonalità rossa, che resero le pellicole sensibili a tutto lo spettro visibile.
Le pellicole sono classificate in base al formato e alla sensibilità. La sensibilità alla luce della pellicola si definisce "velocità" e determina la quantità di esposizione richiesta per fotografare un soggetto in determinate condizioni di illuminazione. Gli standard stabiliti dall'ISO (International Organization for Standardization) sono adottati in tutto il mondo, sebbene alcuni produttori europei usino ancora lo standard tedesco DIN (Deutsche Industrie Norm). Il sistema ISO combina la scala DIN con quella americana, detta ASA.
La pellicola istantanea, introdotta dalla Polaroid alla fine degli anni Quaranta, realizza stampe entro pochi secondi o minuti dallo scatto. Questo è possibile poiché lo sviluppo e l'emulsione sono riuniti nel medesimo supporto o sulla stampa stessa.

SVILUPPO E STAMPA

L'immagine latente sulla pellicola diventa visibile attraverso il processo di sviluppo, che consiste nella trasformazione del film in negativo mediante il contatto con alcune soluzioni chimiche; in seguito, la stampa utilizza il negativo per creare l'immagine positiva finale.

LO SVILUPPO

La pellicola viene sviluppata trattandola in una debole soluzione alcalina, detta sviluppo, che riattiva il processo iniziato con l'esposizione alla luce avvenuta durante lo scatto della foto. Con lo sviluppo inizia una reazione di ossidoriduzione, grazie alla quale si ottengono piccoli cristalli d'argento che si aggregano intorno alle invisibili particelle che formano l'immagine latente. Una volta formati questi cristalli, l'immagine diventa visibile sul film: la densità e lo spessore dell'argento depositato in ciascuna zona dipendono dalla quantità di luce ricevuta durante l'esposizione. Per fermare l'azione dello sviluppo, la pellicola viene immersa (risciacquo) in una soluzione leggermente acida, che neutralizza l'alcalinità dello sviluppo. Dopo il risciacquo l'immagine negativa viene "fissata" tramite una soluzione di tiosolfato di sodio, detta fissaggio: i sali d'argento residui vengono rimossi e le particelle d'argento metallico vengono stabilizzate. Una soluzione detergente, detta imbibente, viene infine utilizzata per un ulteriore risciacquo.

LA STAMPA

La stampa in bianco e nero, a colori e da diapositiva si effettua in due modi: a contatto o tramite proiezione.
Il metodo a contatto viene utilizzato per produrre stampe dell'esatto formato dei negativi (ad esempio nella realizzazione dei provini) e prevede l'esposizione della carta da stampa con il negativo aderente alla superficie della carta stessa.
Nella stampa a proiezione, il negativo viene prima collocato all'interno di un ingranditore. La luce passa dall'ingranditore attraverso il negativo giungendo a un obiettivo che proietta l'immagine, ingrandita o ridotta, sul piano di stampa dove verrà collocata la carta sensibile.
Il materiale da stampa usato è un tipo di carta fotografica simile per composizione alla pellicola, ma molto meno sensibile alla luce.

LA MACCHINA FOTOGRAFICA DIGITALE

Mentre in una macchina fotografica tradizionale, la luce che passa attraverso l'obiettivo impressiona la pellicola grazie ad alcune proprietà fisico-chimiche di quest'ultima, in una macchina fotografica digitale la luce è percepita da un sensore elettronico. Il fenomeno prodotto non è più chimico, bensì elettronico.
Questo sensore, detto CCD (Charge Coupled Device: dispositivo ad accoppiamento di carica), converte l'energia luminosa dell'immagine ripresa in impulsi elettrici che vengono organizzati in un file di immagine, poi archiviato su una scheda di memoria.
Il CCD è costituito da una griglia di sensori disposti su un'area rettangolare. La scena fotografata viene scomposta in un insieme di punti rettangolari chiamati pixel (il più piccolo elemento grafico dell'immagine), il cui colore è determinato da ciascuno dei sensori della griglia: se un sensore è colpito da luce rossa, produrrà un pixel rosso. Più elevato è il numero di punti del sensore, più alta è la definizione dell'immagine prodotta; più informazione è contenuta nell'immagine, più spazio è necessario per salvarla in memoria.
La maggior parte delle fotocamere digitali conserva le immagini in una memoria RAM. Dato che le immagini a risoluzione elevata occupano molta memoria, è consigliabile avere a disposizione un computer su cui scaricare ogni volta le immagini archiviate in memoria. In alternativa, esistono macchine che registrano le immagini su un Cd-r.
La macchina digitale ha le caratteristiche di velocità e praticità tipiche del supporto digitale, che permette di visualizzare le foto subito su un piccolo schermo LCD e di riversarle sul proprio PC senza dover passare da un laboratorio di sviluppo e stampa.

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