#4 IL PRINCIPIO FISICO

 

OTTICA: LA NATURA DELLA LUCE 

Il processo di generazione di una fotografia si articola in vari passaggi. L’elemento fondamentale, che dà inizio a tutto, è la luce.
La natura della luce è stata oggetto di molte speculazioni nel corso dei secoli. Per Newton la sua natura era corpuscolare ovvero costituita da particelle, una teoria che però non era in grado di “adattarsi” a tutti i fatti noti circa l’interazione tra luce e il mondo che ci circonda, perciò fu presto sostituita da quella delle onde di Huygens. Successivamente, il fisico Planck scoprì che molti fatti possono essere spiegati solo partendo dal presupposto che l’energia è sempre emessa in quantità discrete, detti quanti. La teoria che ne derivò prese appunto il nome di Teoria dei quanti. L'interpretazione corrente della natura dei fenomeni luminosi si spiega sia in termini di onde che in modelli quantistici. Il quantum di luce è chiamato fotone.
Fu agli inizi del 1900 che si cominciò ad osservare e studiare l’effetto fotoelettrico. In pratica, si notò come le piastre di alcuni metalli caricate negativamente perdevano la loro carica quando esposti ad una particolare lunghezza d’onda critica. Ciò può essere spiegato sulla base del fatto che l’energia luminosa è composta di particelle (fotoni) e che quando un fotone colpisce il metallo, il metallo stesso assorbe il fotone rilasciando un elettrone. Questo passaggio è fondamentale per capire come si passa dalla pellicola all’immagine.

Lo studio del comportamento della luce è chiamato ottica. L’ottica, per quanto riguarda la fotografia, può essere suddivisa in tre grandi categorie:
-l’ottica fisica, ovvero lo studio della luce partendo dal presupposto che si comporti come onde. Il fronte d’onda generato dalla sorgente luminosa può essere deviato dalla sua direzione originale da ostacoli sul suo cammino. I fenomeni che possono essere spiegati con l’ottica fisica sono la diffrazione, interferenza e la polarizzazione, fondamentali per il potere risolutivo delle lenti, il rivestimento delle lenti e dei filtri.
-Il percorso di ogni singolo punto del fronte d’onda può essere rappresentato tramite una linea retta con direzione perpendicolare al fronte d’onda stesso. Per questo affermiamo che la luce viaggia in linea retta. In ottica geometrica si postula l’esistenza di raggi di luce rappresentati da tali linee rette lungo le quali viaggiano i flussi di energia. Il concetto di raggi luminosi è utile per studiare la formazione di un’immagine da una lente. Alcuni fenomeni che si spiegano con l’ottica geometrica sono la riflessione e rifrazione.
-L’ottica quantistica, infine, presuppone che la luce consista di quanti di energia. E’ impiegata quando si studiano l’assorbimento o l’emissione della luce da parte della materia, ad esempio un’emulsione fotografica o altro materiale fotosensibile.

MECCANICA: IL PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO DELLA FOTOCAMERA 

L’Olympus OM-1 è una fotocamera reflex monobiettivo con otturatore a tendina sul piano focale. per capire meglio cosa significhi tale descrizione, è necessario conoscere i componenti della fotocamera e il suo funzionamento.

schema del corpo macchina (visto di profilo) e dei suoi componenti

 

Inizialmente la luce investe l’obiettivo (1) che la veicola verso uno specchio reflex inclinato di 45° (2). L’inclinazione dello specchio fa sì che la luce raggiunga una struttura detta pentaprisma (7), che, grazie alla sua geometria, porta il fascio luminoso al mirino (8). Al momento dello scatto, lo specchio ruota verso l’alto (5), affinché la luce colpisca la pellicola (4), scoperta dall’otturatore (3), per il tempo impostato, impressionandola.

OBIETTIVO

L’obiettivo è l’elemento che permette il passaggio di luce all’interno del corpo macchina. Esso è costituito da una combinazione di elementi di lenti e gruppi di elementi che trasmettono l’immagine reale del soggetto inquadrato sul piano focale. Il piano focale è un piano parallelo all’elemento frontale dell’obiettivo e alla pellicola, disposto ad una distanza tale affinché l’obiettivo ne componga un’immagine nitida. La posizione in cui tutti i raggi di luce convergono per formare un’immagine nitida è detta centro ottico dell’obiettivo.

La lunghezza focale (𝒇) è una proprietà ottica dell’obiettivo, indipendente dalla fotocamera. Misura la distanza, in millimetri, tra il centro ottico dell’obiettivo e il rullino. Le lenti prendono il nome dalla loro lunghezza focale (es: 50 mm). Descrive l’angolo di campo (𝛂) di una lente, cioè quanto, di una scena, viene catturato dall’obiettivo. Più grande è la lunghezza focale di un obiettivo, più stretto è il suo angolo di campo (teleobiettivi). D’altra parte, gli obiettivi con lunghezze focali corte assumono un angolo visuale molto più ampio (grandangolari). 

𝛂 = 𝟐 𝐚𝐫𝐜𝐭𝐚𝐧 ( 𝒅/𝟐𝒇) dove d è la diagonale del piano focale dove si trova il soggetto.

  

DIAFRAMMA

Il diaframma è un elemento meccanico presente nell’obiettivo, costituito da lamelle che si allargano e si restringono facendo passare più o meno luce, così come l’iride dell’occhio. Il valore di apertura del diaframma (N) è dato dal rapporto tra la lunghezza focale (f) e il diametro dell’obiettivo (D). Si indica con f-stop, dove gli stop sono i valori standard (ad esempio f-1.8). Determina la quantità di luce in entrata e la profondità di campo (l’ampiezza dell’area nella quale gli oggetti risultano a fuoco). Un soggetto vicino, un diaframma aperto e una grande lunghezza focale costituiscono una profondità di campo ristretta e viceversa.

 𝑁 = 𝑓/D

SPECCHIO

Lo specchio presente nel corpo macchina, che dà il nome alle reflex, fa rimbalzare i raggi luminosi deviandoli di 90°, verso il pentaprisma. Al momento dello scatto ruota verso l’alto, permettendo alla luce di impressionare la pellicola retrostante. Il rumore dello scatto è dovuto proprio a questo movimento dello specchio.

PENTAPRISMA

E' un sistema ottico in grado di invertire la destra con la sinistra e viceversa nell’immagine riflessa dallo specchio reflex, così l’immagine nel mirino è quella reale e non capovolta di 180° come risulta dopo l’attraversamento delle lenti e sulla pellicola. 

OTTURATORE

Permette alla luce di colpire la pellicola per un periodo di tempo che dipende dalla sua velocità. È un elemento meccanico che scherma fisicamente la pellicola, composto da due tendine opache che scorrono sul piano focale e, aprendosi, permettono alla luce di colpire la pellicola. La velocità di scorrimento dell’otturatore determina il tempo di esposizione, misurato in frazioni di secondo (esempio: 1/1000).

CHIMICA: COME LA PELLICOLA VIENE IMPRESSIONATA E SVILUPPATA

La pellicola tradizionale è formata da granuli di alogenuro d’argento: il raggio di luce che colpisce un cristallo di alogenuro d’argento ne altera la struttura in modo tale che dopo lo sviluppo esso assuma un colore scuro. Concentrazione e dimensione dei cristalli definiscono risoluzione (capacità di riprodurre particolari minuti; si misura in linee per centimetro) e sensibilità (proprietà di reagire a livelli di luce bassi, misurata in ASA, detta ISO per fotocamere più recenti), mentre la presenza di cristalli di diversa dimensione definisce la latitudine di posa (capacità di rendere una maggiore o minore quantità di livelli di luce, dal nero al bianco).

La luce in entrata colpisce lo strato di bromuro d’argento innescando una reazione a catena: AgBr dissocia e l’anione bromo Br- cede il suo elettrone (carica negativa) al catione argento Ag+ che diventa argento metallico Ag^o.

 Ag⁺ Br^– → Ag⁺ + Br^o + e^–

 Ag⁺ + e^– → Ag^o

Modificando la struttura chimica della pellicola, la luce ha impresso un’immagine latente, poiché le zone più esposte alla luce sono più scure e viceversa.

Successivamente la pellicola verrà immersa in soluzione chimica riducente e, tramite reazioni chimiche, verrà prodotto ulteriore argento metallico nelle zone più scure. Diventa visibile un’immagine: i cristalli non colpiti dalla luce non subiscono nessuna trasformazione, e restano sensibili alla luce. Andranno perciò eliminati successivamente nel processo finale di fissaggio.

La pellicola (sempre al buio) viene trattata con una soluzione acida che arresta il processo di sviluppo per evitare un eccessivo annerimento e viene infine trattata con un ultimo reagente, ad esempio il tiosolfato di sodio, che permette di dissolvere l’alogenuro d’argento non reagito. Si ottiene un negativo stabile che può essere esposto alla luce.

strati della pellicola

il bromo viene rimosso

anche i cristalli di sale rimanenti vengono rimossi

 

fonti:

(WordPress) : processi chimici, https://paolorech.files.wordpress.com/2015/11/macchina-fotografica-1.pdf

(componenti corpo macchina) : componenti corpo macchina, https://www.fotografareindigitale.com/

(attrezzatura fotografica): reflex, https://nonsolotecnicafotografica.it/attrezzatura-fotografica/come-e-fatta-una-reflex

(corpo macchina) : componenti, https://www.fotografiamoderna.it/come-funziona-una-fotocamera/

(Wikipedia) : definizioni, https://it.wikipedia.org/wiki/Lunghezza_focale

(Manuale d'uso): Olympus OM-1, Tokyo, Japan,  Olympus Optical CO. LTD, 1973

per tutti i siti citati nelle fonti, ultimo accesso: 30/11/21.