Главная страница
qrcode

История создания первого фотоаппарата. Леонардо да Винчи совершил немало открытий и в оптике


НазваниеЛеонардо да Винчи совершил немало открытий и в оптике
Дата07.10.2019
Размер40,5 Kb.
Формат файлаdoc
Имя файлаИстория создания первого фотоаппарата.doc
ТипЗакон
#157749
Каталог

Леонардо да Винчи совершил немало открытий и в оптике.

В рисунках Леонардо есть проект инструмента для измерения интенсивности света, фотометр, воплощенный в жизнь лишь три века спустя. Он знал, что глаз проецирует на сетчатку перевернутое изображение, и сконструировал камеру-обскуру, чтобы объяснить действие камеры-обскуры Леонардо сформулировал закон отражения света. Изучение бинокулярного зрения привело Леонардо да Винчи к созданию около 1500г. стереоскопа, он изобрел ряд осветительных устройств, в том числе ламповое стекло, мечтал о создании телескопа из очковых линз.

Идея прожектора возникла из сценических потребностей. Он представлял собой ящик, с одной стороны которого располагалась большая стеклянная линза, а внутри находилась свеча. Так Леонардо создавал "интенсивный и широкий свет".

Первое научное объяснение природы зрения и функций глаза принадлежит Леонардо да Винчи. Он же первым делает попытку переноса естественнонаучного знания в оптике в прикладную область.

Изучая рукописи Леонардо да Винчи, посвященные строению и функциям глаза, нужно учитывать, по крайней мере, два обстоятельства: первое связано с тем, что Леонардо представлял себе хрусталик в виде сферы, а не в виде двояковыпуклой линзы; второе - он предполагает, что хрусталик не прилегает к радужной оболочке и расположен примерно в центре глаза. Им была создана уникальная модель человеческого глаза с роговой оболочкой, хрусталиком, зрачком и стекловидным телом ("водянистой влагой"). Так как закон преломления света в это время не был известен, то Леонардо да Винчи не смог построить точный ход лучей в глазе, однако, изучение бинокулярного зрения привело его к созданию около 1500г. стереоскопа. Ученый описал основополагающие фотометрические опыты с двумя источниками света для сравнения темноты создаваемых теней в зависимости от величины источников и расстояний до них. Кроме того, он изобрел ряд осветительных устройств, в том числе, ламповое стекло, мечтал о создании телескопа из очковых линз. В 1509г. им была предложена конструкция станка для шлифовки вогнутых зеркал, подробно описано изготовление параболических поверхностей. В "Атлантическом кодексе" Леонардо и других манускриптах кроме всего прочего были поставлены и решены задачи построения хода лучей в глазе и в камере - обскуре, рассмотрены вопросы аккомодации и адаптации глаза, дано научное объяснение действия линз, зеркал и очков, встречаются вопросы аберраций и рисунки каустических поверхностей, приведены результаты первых фотометрических исследований, описаны технологии изготовления линз и зеркал
История создания первого фотоаппарата:

Одно из первых устройств, использовавшимся для проецирования изображений изготовил итальянский математик и физик Джероламо Кардано (1501—1576). Устройство представляло собой камеру, в отверстие которой он установил линзу и проецировал полученное изображение с помощью зеркала на матовую стеклянную пластину. Изображение предмета можно было обвести карандашом на бумаге.

В 1826 г. Ньепс применил для закрепления изображения асфальтовый лак. Асфальтовый лак, растворенный в лавандовом масле, затвердевает под воздействием света. В одном из своих экспериментов Ньепс нанес тонкий слой лака на полированную оловянную пластинку, которую установил в камеру-обскуру. На освещенных участках пластинки асфальтовый лак затвердевал. Затем при помощи лавандового масла и керосина лак вымывался с неосвещенных участков пластины, в результате чего возникало рельефное изображение, которое использовалось как клише для получения копий. Этот способ получения изображений был назван гелиографией.
В 1818 г. русский химик Т. Гротгус сформулировал первый закон фотохимии, характеризующий качественную сторону фотохимических процессов: «На вещество могут воздействовать химически лишь те лучи, которые поглощаются этим веществом». 20 августа 1861 г. английский фотограф Т. Сэттон запатентовал первый однообъективный зеркальный фотоаппарат. В 1883 г. он предложил устройство для автоматического подъема зеркала. Однообъективный фотоаппарат представлял собой большой ящик со светозащитной крышкой сверху, служившей шахтой для наблюдения. Фокусировка объектива осуществлялась по матовому стеклу, установленному в верхней крышке ящика. В 1887 г. Г. Гудвин запатентовал способ изготовления прозрачной гибкой пленки из нитрата целлюлозы. В 1889 г. американская компания «Истмен Кодак» наладила производство прозрачной гибкой пленки. К этому времени фототехника существенно упростилась и стала недорогой, что сделало фотографирование доступным для любителей. В 1904 г. появились первые пластинки для цветной фотографии, выпущенные фирмой «Люмьер». Изображение получалось на стекле, и его можно было просматривать на свет. В 1907 г. братья Люмьер наладили промышленное производство пластинок, названных автохромными. Автохромные пластинки покрывались тонким светочувствительным слоем, насыщенным солями серебра. Между этим слоем и стеклом располагался цветной растр — своеобразный светофильтр, состоящий из мелких крахмальных зерен, частичек смол и т. п., окрашенных нерастворимыми в воде красками трех цветов: оранжевого, зеленого и синего. Трехцветную пластину вставляли в кассету стеклянной стороной к объективу, экспонировали и проявляли. При этом получался диапозитив. В 1914 г. в Германии О. Барнак создал малоформатную фотокамеру, которая произвела революцию в фотографии. С 1924 г. фирма Leitz Company начала выпускать эту камеру под названием LEICA. В скором времени для этой камеры были разработаны сменные объективы с различными фокусными расстояниями.


Исследователи выходят на новый виток в спирали познания молекулярных механизмов зрения.
Право, ученые иногда ведут себя, как дети. В том смысле, что задают очевидные на первый взгляд вопросы, на которые, как выясняется, не так-то просто ответить. Например, такой: «Почему и как светит солнце?». О сложнейших экспериментах физиков, пытающихся объяснить этот «простой» вопрос, не так давно подробно рассказывала наша газета. А вот еще один: «Почему и как мы видим?». Кажется, что ответ на поверхности, недаром говорят: «На то и глаза, чтобы видеть». Но что за чудо такое – наши глаза, почему и как все-таки мы видим то, что видим?
Да нет, это вовсе не «детские» вопросы! К их осмыслению человечество шло многие века, а ответ искали еще мыслители древности.

История изучения механизмов зрения – это история любопытства людей, любопытства ученых. Она замечательно описана в книге академика С. И. Вавилова «Глаз и Солнце».

О связи глаза и Солнца догадывались еще в древние времена, что нашло отражение в старинных верованиях, восходящих к обожествлению Солнца. Но если тогда эта связь нащупывалась лишь интуитивно, то в дальнейшем наука описала ее вполне определенно. Связь эту образно выразил в поэтических строках Сергей Есенин: «И брызжет солнце горстью / Свой дождик на меня…» Красиво сказано, а главное – точно, ибо именно этот «дождик» и превращается в зрение, говорит академик Островский. «Глаз нельзя понять, не зная Солнца. Вот почему глаз – солнечен, по словам поэта» - этими словами Сергей Иванович Вавилов завершает свою книгу. Сегодня, спустя десятилетия, на современном витке спирали познания метафора эта наполняется новым смыслом. Но прежде чем коснуться темы, надобно вернуться назад, к идее «солнечности» глаза.
- Дело в том, что молекулярные механизмы зрения определяются физикой света, - говорит Михаил Островский. – Мы видим окружающий нас мир, воспринимая испускаемый Солнцем спектр излучения, точнее, ту часть этого спектра, которая и называется видимым светом. Именно она определила появление светочувствительных зрительных пигментов в зрительных клетках сетчатки глаза, определила их спектральные характеристики.
Пониманию механизмов зрения мы во многом обязаны физикам. Так, еще в XVII веке великий астроном и физик Иоганн Кеплер описал глаз как «камеру-обскуру», где хрусталик – фокусирующая линза, создающая на сетчатке уменьшенное и перевернутое изображение. «Я оставляю будущим натурфилософам понять, каким образом мы видим мир неперевернутым», - писал Кеплер. В 1802 году английский физик Томас Юнг сформулировал гипотезу о том, что зрение человека опирается на три основных цвета – зеленый, синий и красный. Эту гипотезу впоследствии развили Максвелл и Гельмгольц. А в первой половине ХХ века наши соотечественники, академик Юлий Харитон, а затем академик Сергей Вавилов, доказали: достаточно поглощения зрительной клеткой - палочкой всего одного кванта света, чтобы запустить механизм зрительного восприятия. Это не значит, что мы способны видеть один квант, мы можем видеть как очень слабую вспышку света около 15 - 20 квантов, но одну зрительную клетку – палочку способен возбудить действительно один квант.

- То есть глаз человека – один из самых совершенных инструментов, созданных природой?
- Это, безусловно, уникальный инструмент. Один из «отцов» нашей атомной бомбы, физик Юлий Харитон, работая в конце 1920-х в Кембридже, в лаборатории Резерфорда, выполнил свою замечательную работу по абсолютной чувствительности глаза. А все потому, что тогда у него еще не было достаточно чувствительных физических приборов для измерения вспышек света в счетчике Гейгера, с помощью которого регистрировали ядерные реакции. Поэтому темноадаптированный человеческий глаз, в данном случае глаз экспериментатора Харитона, и был тем самым чувствительным прибором, который позволял ему изучать ядерные реакции. И Сергей Вавилов, изучая как физик квантовую природу света, тоже в качестве регистрирующего инструмента использовал собственный глаз. Так что вы правы: глаз человека – один из самых совершенных инструментов, созданных природой.
Но вот парадокс: свет нам дарует зрение, и он же может стать разрушительной силой, создающей опасность для глаза. К счастью, природа в ходе эволюции, в ходе жесткого естественного отбора по Дарвину создала защитные барьеры, несколько линий защиты, оберегающих наше зрение. Именно поэтому мы можем спокойно выходить на яркий солнечный свет, не опасаясь, что он повредит сетчатку глаза. Надо сказать, что сетчатка – наиболее важная и наиболее уязвимая структура глаза. Собственно говоря, это и есть орган зрения, ведь сетчатка на дне глазного бокала – вовсе не «фотопленка», сетчатка - это «часть мозга, помещенная в глаз». Это не мои слова. Такое определение сетчатки дал великий испанский гистолог Рамон-и-Кахал в самом начале ХХ века. И точно так же, как нельзя заменить часть мозга, так нельзя «вставить» в глаз человеку новую сетчатку.
перейти в каталог файлов


связь с админом