رنگ ونور از ادراک تا عکاسی

امروزه می‌دانیم که نور یک موج الکترومغناطیسی است و بخش بسیار کوچک از طیف الکترومغناطیسی را تشکیل می‌دهد که این طیف از بسیاری از منابع انرژی تشعشع کننده طبیعی یا مصنوعی بوجود می‌آید. چشم انسان طیف مرئی را به مثابه یک کل و به عنوان نور سفید ادراک می‌کند، بنابراین برای شناخت نور بایستی به بررسی امواج الکترومغناطیسی، نور و رنگ، ماهیت رنگها، ساختمان چشم انسان و خواص نور و ... پرداخت.

 

هماهنگي رنگ ها (هارموني)
معمولاً اعتقاد عمومي بر اين است كه رنگ هايي كه با يكديگر داراي كنتراست نيستند، رنگ هاي هماهنگي هستند. آن رنگ ها عبارتند از :

الف) رنگ هاي يك خانواده رنگي كه با يكديگر داراي خصوصيات رنگي مشتركي هستند. مثل گام هاي مختلف رنگ قرمز كه با سفيد و يا با سياه و يا با مكمل خود مخلوط شده اند.

ب) رنگ هايي كه به طور كلي از نظر سردبودن يا گرم بودن مشابه هم هستند.

ج) رنگ هايي كه از نظر تيرگي روشني داراي ارزش هاي مشابهي هستند.

د) گاهي نيز علاقه شخصي افراد به بعضي از رنگ ها دليل هماهنگ بودن يا هماهنگ نبودن رنگ هاي يك تركيب محسوب مي شوند.
اين همه اگر چه عقايد عمومي در خصوص هماهنگ بودن رنگ ها را نشان مي دهد، اما واقعيت اين است كه ايجاد هماهنگي به معناي ايجاد تعادل بصري و رابطه متناسب ميان رنگ هاي يك تركيب است، به طوري كه براي چشم از نظر بصري خوشايند و خوشنود كننده باشد.
|هنرمندان با استفاده از تجربه و شناخت رنگ ها سعي مي كنند تعادل بصري و هماهنگي ميان رنگ هاي آثار خود ايجاد كنند. رنگ هاي كه اختلاط آن ها با يكديگر نتيجه اي مشابه مخلوط كردن سه رنگ اصلي با هم دارد، يعني ايجاد خاكستري مي كنند، مي توانند ارتباط متعادلي از نظر بصري با هم داشته باشند.

اين رنگ ها را روي چرخه ي دوازده رنگي به چهار صورت مي توان نشان داد :

1 – سه رنگي كه در سه گوشي ي يك مثلث متساوي الاضلاع روي چرخه رنگ قرار مي گيرند مثل قرمز، زرد و آبي

2 – سه رنگي كه در سه گوشه يك مثلث متساوي الساقين روي چرخه رنگ قرار بگيرند به عبارت ديگر يك رنگ و دو رنگي كه در دو طرف مكمل آن رنگ قرار گرفته اند، مثل زرد، قرمز بنفش و بنفش آبي

3 – چهار رنگي كه چهارگوشه يك مربع را روي چرخه رنگ تشكيل مي دهند. مثل زرد، قرمز نارنجي، بنفش و سبزآبي

4 – چهار رنگي كه چهارگوشه ي يك مستطيل را روي چرخه رنگ تشكيل مي دهند مثل زرد نارنجي، سبز زرد، قرمز بنفش و بنفش آبي  

 

 

 

 

  شكل و رنگ

سه شكل اصلي كه پايه و اساس ساير شكل ها را ايجاد مي كنند عبارتند از : مربع، مثلث و دايره
مربع به عنوان نماد ماده محسوب مي شود كه داراي وزن و استحكام است. در نماد شناسي رنگ، شكل مربع با رنگ قرمز كه آن نيز نمادي از ماديت، صراحت و سنگيني است مطابقت مي كند.  

مثلث حالتي تهاجمي ، برنده و صريح دارد. مثلث نمادي از تفكر و روشنايي است و به سرعت دگرگون مي شود. رنگي كه از نظر نماد شناسي با خصوصيات مثلث متناسب است و شخصيت آن را به كمال نشان مي دهد، رنگ زرد است.  

دايره نمايشگر حركتي نامتناهي و جاودانه است و احساسي از آرامش ايجاد مي كند. اين شكل نشانه اي است از گنبد مينايي آسمان و نمادي است از روان و جنبه هاي روحاني كه عمق تفكر و پايداري را نشان مي دهد. از ميان رنگ ها آبي روشن با ويژگي هاي معنوي دايره متناسب است.  

 

تأثيرات بصري و رواني رنگ ها

رنگ ها مي توانند نمادها و نشانه هايي متناسب با زندگي، نوع تفكر و اعتقادات جوامع و آدمها باشند. گاهي نيز تعبيرهايي از رنگها صورت مي گيرد كه ريشه در رابطه ما با رنگ هاي موجود در طبيعت دارد و ناشي از تأثيراتي است كه رنگ ها به طور مستقيم و غيرمستقيم به صورت رواني بر ذهن و ضمير ما مي گذارند.

زرد : رنگ زرد در حالت خلوص روشن ترين و درخشان ترين رنگ هاست كه در طبيعت نيز انواع آن ديده مي شود. زرد درخشان نمادي از دانش،فهم انساني، روشنايي معنوي ونورالهي است. رنگ زرد كنار نارنجي به شدت مي درخشد و دركنار قرمز كه قرار مي گيرد به جلال و شكوهش اضافه مي شود. درخشش زرد روي آبي به اوج مي رسد و بر شدت خلوص و عمق رنگ آب مي افزايد.

قرمز: قرمز نهايت برافروختگي و انرژي دروني را ظاهر مي كند. نمادي است كه زندگي، هيجان، قدرت و شورش انقلابي را نشان مي دهد. قرمز رنگي است جذاب كه نشاط جواني و سرزندگي را جلوه گر مي سازد و در عين حال نشان هاي از عشق آتشين و تمايل مفرط به زندگي است.

آبي : در مقابل شور و التهابي كه از قرمز فوران مي كند، آبي آرام و شكيبا جلوه مي كند. رنگ آبي درون گرا و سرد است اما از نظر معنوي بسيار عميق و احترام برانگيز است. از نيروي اسماني و بيكرانه اي برخوردار است كه مي تواند مخاطبين خود را با تأملي دروني فرا بخواند.

سبز: سبز رنگ بهار و رويش طبيعت است، سبز رنگ اميد و زندگي دوباره است. اين رنگ كه از تلفيق زرد با آبي به وجود مي آيد، دانش و ايمان معنوي را نشان مي دهد.

نارنجي : نارنجي رنگ بلوغ، جواني و شادابي است. رنگي سرخوش، وجد آور و پرنشاط است كه تحمل آن به سادگي ميسر نيست. اما در كنار ساير رنگ ها به سرزندگي آنها مي افزايد و انرژي بصري بسياري مي پراكند. حرارت نارنجي در كنار آبي به اوج خود مي رسد و به كنتراست سرد و گرم با كيفيتي انكارناپذير دامن مي زند.

بنفش : بنفش رنگي مرموز و ابهام برانگيز است كه با تيرگي مبهم خود درمقابل صراحت و روشنايي زرد قرار مي گيرد. بنفش وقتي به ارغوني ميل مي كند هراس انگيز و دهشت آور مي شود و وقتي به آبي ميل مي كند خيال انگيز و اسرار آميز مي شود.  

رنگ و تصوير

 بسياري از افراد رنگ را همانطور كه هست مي‌پذيرند. بطور مثال براحتي مي‌پذيريم كه فلان سطح داراي ته رنگ خاصي از سبز است. اما در واقع آنچه ما بعنوان سبز تعبير مي‌كنيم مي‌تواندبه ميزان قابل ملاحظه اي تغيير كند. عوامل بسياري در اين تغييرات نقش دارند؛ رنگ نوري كه بر آن سطح مي‌تابد، زاوية آن ، رنگهاي مجاور و بسياري عوامل ديگر.

جلوه هاي سطح

 بطور كلي رنگ يك سطح هموار، خالص تر يا اشباع شده تر از رنگ يك سطح ناهموار داراي همان رنگ بنظر مي‌آيد؛ روشنايي چنين سطحي نيز به طرز مشخص تري با جهت نور تغيير مي‌كند. بنظر مي‌آيد كه رنگ يك سطح بر حسب كيفيت نوري كه به آن مي‌تابد تغيير مي‌كند. مثلاً رنگ چنين سطحي در مقابل نور شديد، روشنتر و اشباع شده تر از نور پخش و پراكنده است. ممكن است يك سطح رنگي، نور را بطرف موضوعهاي مجاور منعكس كند و در نتيجه صورت كسي كه لباس زردي پوشيده است بر اثر نور باز تابيده از اين لباس ، زرد بنظر آيد.

 

جزئيات رنگ

 چشم انسان براحتي نمي‌تواند همة جزئيات رنگ را تشخيص دهد. زماني كه صحنه داراي نواحي كوچك رنگي باشد (مثلاً الگوهاي كوچك يا موضوعهاي در فواصل مختلف)، كيفيت رنگ خود را بيشتر از دست مي‌دهد. بطوري كه رنگ واقعي بعضي از آنها به سختي قابل تشخيص خواهد بود. بطور مثال چنان كه نواحي رنگي، كوچك خود را بيشتر از دست مي‌دهد. بطوري كه رنگ واقعي بعضي از آنها به سختي قابل تشخيص خواهد بود. بطور مثال چنان كه نواحي رنگي ، كوچك باشند. رنگ زرد، از خاكستري روشن متمايز نمي‌شود و ابي با خاكستري تيره اشتباه مي‌شود. به همين صورت نواحي سبز روشن، سبز تيره و آبي به يكديگر شباهت پيدا مي‌كنند. سرانجام وقتي اندازة اين اجزاء كاهش يابد، حتي رنگهاي قرمز تيره و سبز تيره نيز از هم قابل تميز نخواهند بود و فقط مي‌توان تفاوتهايي در ميزان روشنايي آنها قائل شد.

 رنگهاي سرد و گرم

 اگر به رنگها نگاه كنيم، ناخودآگاه احساسي از حرارت و فاصله القاء مي‌شود و بدون توجه، حرارت و فاصلة خاصي را به آنها نسبت مي‌دهيم. بنظر مي‌رسد كه رنگهاي قرمز، زرد، نارنجي و قهوه اي گرم هستند و نواحي داراي اين رنگها بزرگتر و نزديكتر از نواحي رنگهاي سرد مانند سبز و آبي به چشم مي‌آيند. همچنين در مي‌يابيم كه رنگهاي تيره تر و اشباع شده تر، نزديكتر از رنگهاي روشن تر و رقيقتر بنظر مي‌آيند. اگر اين موضوع را بطور ذهني بررسي كنيم؛ وزن بصري يك رنگ غالباً تحت تأثير گرمي آن است، يعني رنگهاي گرمتر ظاهراً سنگين تر از رنگهاي سردتر هستند . بعبارت ديگر ، وزن يك رنگ با غلظت آن ارتباط مستقيم دارد. بــــه همين دليل مي‌تواند نتيجه گرفت كه به هنگام تركيب بندي و قراردادن توده هاي رنگي در قاب تصوير بايد نواحي رنگي غليظ را كوچك كرد و اين نواحي به دليل خصوصيت ذاتي خود مي‌توانند در مقابل توده هاي بزرگتر داراي رنگهاي رقيق، ايجاد تعادل كنند.

تضادمندي همزمان رنگها (انطباق جانبي رنگ)

 ظاهر هر رنگ بطور قابل ملاحظه اي متأثر از پس زمينه اي است كه در آن ظاهر مي‌شود. اين جلوه به تضادمندي همزمان معروف است. بطور مثال، يك لباس سبز در مقابل پردة خاكستري نه تنها سبزتر ا زحالت معمول ظاهر مي‌شود بلكه پس زمينة خاكستري نيز بصورت رنگ مكمل عمل مي‌كند و گرم تر به نظر مي‌رسد. از طرف ديگر، اگر شيء سفيدي را در محيطي سفيد قرار دهيد و آن را با نورهاي سفيد و ارغواني روشن كنيد نتيجه جالبي خواهيد گرفت، ساية شيء سفيد به رنگ سبز ظاهر مي‌شود. شي مشابهي به رنگ فيروه اي در مقابل پس زمينه هاي رنگي مختلف گاهي روشنتر و گاهي تيره تر و شايد آبي تر يا سبزتر بنظر مي‌رسد.

هر رنگي در مقابل رنگ مكمل خود روشنتر وقوي‌تر ظاهر خواهد شد. حتي رنگمايه هاي خنثي مثل سفيد، خاكستريها و سياه نيز بوسيلة پس زمينه هاي خود تعديل مي‌شوند. هر چه پس زمينه تيره تر باشد رنگمايه هاي موضوع روشنتر پديدار مي‌شوند و بر عكس، نواحي داراي رنگ روشن بزرگتر به نظر مي‌آيند و رنگمايه هاي تيره تر، سنگين تر ظاهر مي‌شوند، بنابراين همه اين عوامل احساس ما را از اندازه، فاصله و توازن تصويري شديداً تحت تأثير قرار مي‌دهند.

 جدا سازي رنگ

 گرچه ممكن است سطوح رنگي در واقع از يكديگر دور باشند اما هنگامي كه در يك نما در كنار يكديگر ديده ميشوند، نزديك به هم بنظر مي‌آيند. از اين رو، همواره فعل و انفعالي بين آنها وجود دارد.

پسماند

 اگر مدتي به يك رنگ نگاه كنيد بعد از برش به نماي بعدي اثر باقيمانده از آن رنگ تا لحظاتي در ذهن شما مي‌ماند. بطور مثال، بدنبال نمايش رنگ قرمز، پسماند شبح مانندي از رنگ سبز تيره بر صفحة سياه تلويزيون خواهيد ديد. بدين ترتيب بعد از نارنجي، پسماند آبي روشن ديده مي‌شود. همچنين بعد از زرد، آبي و بعد از سبز، بنفش و بعد از آبي تصويري نارنجي متمايل به زرد ديده مي‌شود.  بنابراين بايد انتظار هرگونه فعل و انفعال بين رنگهاي پي در پي را داشت. اين تضادمندي متوالي باعث مي‌شود كه واپيچيدگي رنگ در برشهاي سريع باعث خستگي بصري شود.

 تداعي رنگها

 رنگ و احساس بطور جدايي ناپذير به يكديگر مربوطند. تداعي معاني رنگها بسيار است. بطور مثال؛ قرمز با گرما، عصابيت، خشونت، هيجان، قدرت، توانايي،‌ عشق و محبت؛ سبز با بهار، جواني، ترس، رشد و تازگي؛ زرد با نور آفتاب، خيانت و درخشندگي و تنفر؛ و سفيد با برف، ظرافت، خلوص، سردي، پاكي و تميزي همخواني دارد.

 

چشم در چشم زندگي

لوك لي يكي از پژوهشگران عرصه نوظهور نانوتكنولوژي ست؛ پژوهشگري كه اين روزها براي جست و جوي منبع ارزشمندي براي الهام گرفتن طرح نسل بعدي دستگاه ها و ابزارهاي نوري (اپتيكال) پيچيده، رو در رو با يك خرچنگ مي نشيند و محو تماشاي آن مي شود و ممكن است حتي سراغ يك مگس يا اختاپوس برود.

لي و ساير مهندسان زيستي به طور گسترده اي سرگرم  ايده گرفتن از گوشه و كنار و زواياي گوناگون سلسله جانوري هستند تا بتوانند سيستم هاي بينايي مصنوعي پيشرفته اي را طراحي و توليد كنند و از آنها در ساخت ابزار و وسايل مختلفي همچون دوربين هاي عكاسي مدرن، ردياب هاي حركتي، وسايل جهت ياب در خودروهاي بدون سرنشين يا حتي در پيوند شبكيه مصنوعي چشم بهره گيرند.

لي و همكار ديگرش در دانشگاه بركلي به نام رابرت سزيما ، تازه ترين دستاوردهاي خود در اين زمينه را با انتشار مقاله اي در شماره جديد ژورنال ساينس ، يعني نشريه انجمن غيرانتفاعي پيشرفت هاي علوم ايالات متحد آمريكا (AAAS) توصيف و تشريح كرده اند.
سيستم هاي بينايي همچنان كه مورخان در تاريخ علم ثبت كرده اند، پژوهشگران از دوره يونان باستان تاكنون، همواره مشتاق و علاقه مند به بررسي پديده بينايي در جهان زنده بوده اند و در آغاز چنين مي پنداشتند كه فرآيند ديدن در پي خروج اشعه هايي از درون چشم به بيرون و سپس لمس محيط پيرامون توسط  اين اشعه ها ظهور مي يابد.

اين فرضيه مدتي مديد مورد پذيرش قرار داشت تا آن كه يك پژوهشگر عرب پرده از شيوه كاركرد لنزها برگرفت و توضيح داد كه عدسي ها چگونه قادرند با تمركز پرتوهاي نوري دريافت شده از محيط اطراف، تصاوير مشابهي را از اشيا و مناظر پيرامون خلق كنند.

امروزه مي دانيم كه فرآيند انتخاب طبيعي (natural selection) دست كم 10 سيستم بينايي گوناگون را در سلسله جانوران به وجود آورده است كه هر يك به عنوان سيستم مناسبي براي رفع نيازهاي خاص صاحب خويش در زيستگاه هاي مختلف، در طول روند تكامل موجودات زنده توسعه يافته است.

همچنان كه زيست شناسان تصريح مي كنند، در واقع چشم در گونه هاي زنده مختلف  اين سياره، براي تامين نيازهاي گوناگوني سازش يافته است، به طوري كه ديدن در شب يا روز، مشاهده فاصله نزديك يا دور يا داشتن ميدان بينايي باريك يا پهن، از جمله ويژگي هايي ست كه بر حسب نوع جانور و زيستگاهش متفاوت است و از  اين رو، هر چشم با سيستم خاص خود براي صاحب ويژه اي تكامل و توسعه پيدا كرده است. با وجود  اين، تمامي  اين سيستم هاي بينايي در جانوران مختلف، نور را از محيط اطراف دريافت مي كنند و از پرتوهاي نوري به دست آمده براي توليد تصوير مشابهي از اطراف در مغز جانور مورد نظر بهره مي گيرند و امكان مشاهده و ديدن دنيا را فراهم مي آورند. اين سيستم ها بسيار پيشرفته تر از فن آوري هاي تصويربرداري ست كه انسان به روش هاي گوناگون توليد كرده و دانشمندان بر اين باورند كه سيستم هاي بينايي در جهان زنده، بسيار كارآمدتر، نيرومندتر، اغلب ساده تر و به طور كلي برازنده تر از انواع مصنوعي و انسان ساخت آن است.

ديد در جانوران

سيستم هاي بينايي در جهان جانوران، به طور كلي شامل دو نوع عمده و اصلي ست: نخست چشم هاي نوع دوربيني كه از يك عدسي منفرد براي متمركز كردن تصاوير اطراف روي پرده شبكيه استفاده مي كنند و نوع ديگر، چشم هاي مركب هستند كه تركيبي از چشم هاي منفرد به شمار مي روند و از عدسي هاي فراواني برخوردارند كه تعداد آنها در برخي موارد به هزاران عدد نيز مي رسد.

جانوران صاحب چشم دوربيني، از روش هاي مختلفي براي متمركز ساختن عدسي به منظور مشاهده اشياي موجود در فواصل گوناگون بهره مي گيرند. انسان ها و پرندگان داراي عضلات تخصصي شده اي هستند كه ميزان تحدب و تقعر يا به بيان ديگر، ميزان انحناي عدسي چشم را تغيير مي دهد. به همين ترتيب،  اين عدسي منفرد در چشم اختاپوس ها داراي لايه هايي مانند پياز است كه خواص نوري هر كدام  اندكي با ديگري متفاوت است و  اين ساختار ويژه، به متمركز ساختن دقيق پرتوهاي نور و حتي ارائه يك ميدان ديد وسيع و پهن به اين جانور كمك فراواني مي كند. در نهنگ ها، محفظه پشت عدسي از مايع خاصي پر و خالي مي شود و اين مايع سبب حركت عدسي و كاهش يا افزايش فاصله آن با شبكيه چشم مي شود.  اين در حالي ست كه در دوزيستان، ماهيچه ويژه اي در چشم وجود دارد كه عدسي چشمي را به عقب يا جلو حركت مي دهد و امكان تغيير فاصله لنز با شبكيه را با بهره گيري از  اين روش  ايجاد مي كند.

شبكيه مصنوعي

لوك لي از دانشگاه بركلي و همچنين پژوهشگران ديگر موفق به طراحي و توليد عدسي هايي شده اند كه مشابه عدسي جانوران چشم دوربيني ست و مي تواند با تغيير فشار مايع موجود در محفظه هاي خاص، ميزان تمركز عدسي را بر حسب شرايط گوناگون تنظيم كند.
اين عدسي ها كه به اصطلاح microdoublet ناميده مي شوند، مي توانند با برآمده شدن دو طرف عدسي يا فرورفتگي آنها، دو شكل متفاوت به خود بگيرند و به  اين ترتيب، فاصله كانوني و نيز ميدان ديد را به طور مناسبي تغيير دهند.  اين نوع عدسي ها براي استفاده در ساختار دوربين هاي عكاسي يا تصويربرداري از داخل بدن مفيد و قابل استفاده هستند.

مهندسان همچنين سرگرم تحقيق و بررسي روي طرح ساخت شبكيه سنتزي هستند و توسعه و تكميل شبكيه مصنوعي مي تواند تحولي در پيوند  اين قسمت حياتي از سيستم بينايي در انسان ها به وجود آورد. البته دستيابي به اين هدف با چالش بزرگي رو به روست، زيرا بيشتر شبكيه هاي چشم در طبيعت، خميده و داراي انحنا هستند، اما بخش مشابهي كه توسط انسان ساخته و در ساختار دوربين هاي عكاسي استفاده شده است، اغلب ساختماني مسطح و سخت دارند و فاقد انحناي مورد نظر هستند.

لوك لي همچنين تصريح مي كند: دانشمنداني كه در اين عرصه مشغول كار و تلاشند، هنوز به دانش فني لازم براي سرهم بندي اجزاي مصنوعي مختلف روي يكديگر و  ايجاد يك سيستم كامل به عنوان چشم مصنوعي دست نيافته اند، زيرا  اين امر با پيچيدگي ها و دشواري هاي فراواني رو به روست.

نيم نگاهي به اطراف

تحقيقات و پژوهش ها به سرعت در زمينه ساخت اجزاي منفرد مختلف در ساختار چشم، در حال پيشرفت و توسعه است و در  اين راه، از عدسي ها و ديگر اجزاي چشم جانوران گوناگون از جمله حشرات و بندپايان به عنوان الگوهاي طبيعي الهام گرفته مي شود.

اين قبيل عدسي ها در چشم حشرات، بخشي از يك واحد تصويرسازي موسوم به اوماتيدي ست كه هر يك بخشي از يك تصوير خاص را فراهم مي كنند و در مجموع، امكان تصويرسازي از يك شي ‍ء يا محيط پيرامون جانور را به وجود مي آورند. اوماتيدي از ويژگي هاي قابل توجهي برخوردار است؛ به طوري كه مي تواند سيگنال ها و پيام هاي ديداري خويش را بي درنگ و با سرعت زياد ارسال كند و امكان رديابي يك حركت سريع را در محيط اطراف براي جانور فراهم آورد و براي مثال به هنگام بروز يك تهديد، به جانور امكان پرواز بهنگام و دور شدن از خطر را ارائه كند.
لي و همكارانش در دانشگاه بركلي آمريكا موفق به ساخت اوماتيدي هايي مصنوعي شده اند كه هر كدام متشكل از يك عدسي كوچك مرتبط با يك سيستم ويژه جمع آوري سيگنال هاي توليدي هستند و با آرايش دادن آنها به طور دلخواه، مي توان حتي يك ميدان ديد 360درجه اي را به طور مصنوعي ايجاد كرد.

در واقع، ابعاد كل  اين سيستم را حتي مي توان كوچكتر از يك دانه قرص ويتامين طراحي كرد و با بلعيدن آن، دوربيني را براي تصويربرداري از محيط داخلي بدن روانه سيستم گوارش كرد و بدون ظهور عوارض جانبي نامطلوب، عمليات عكسبرداري از  اندام هاي داخلي را با موفقيت انجام داد.
به گفته مهندسان بويژه پيشتازان عرصه نانوتكنولوژي، جهان زنده سرشار از الگوهاي پيچيده، كارآمد و شگفت انگيزي ست كه مشاهده دقيق و الهام گيري از آنها مي تواند راهگشاي افق هاي جديدي در عرصه هاي گوناگون علم و تكنولوژي باشد و براي حركت و پيشرفت در مسير مناسب توسعه علمي، فقط كافي ست كمي بهتر به محيط اطراف خود بنگريم و در آن تامل كنيم.

 

نور و امواج الكترومغناطيس

خواص نور

نخستين مسئله اي مهم جلوه مي كرد اين بود كه نور چيست؟ از آنجاييكه عامل ديدن بود و در تاريكي چيزي ديده نمي شد، سئوال اين بود كه نور چيست؟ چرا مي بينيم و نور چگونه و توسط چه چيرزي توليد مي شود؟ بالاخره اين نظريه پيروز شد كه نور توسط اجسام منير نظير خورشيد و مشعل توليد مي شود. بعد از آن مسئله انعكاس نور مورد توجه قرار گرفت و اينكه چرا برخي از اجسام بهتر از ساير اجسام نور را باز تابش مي كنند؟ چرا نور از برخي اجسام عبور مي كند و از برخي ديگر عبور نمي كند؟ چرا نور علاوه بر آنكه سبب ديدن است موجب گرم شدن نيز مي شود؟

مقدمه

امروزه مي دانيم كه نور يك موج الكترمغناطيسي است و بخش بسيار كوچكي از طيف الكترمغناطيسي را تشكيل مي دهد. بنابراين براي شناخت نور بايستي به بررسي امواج الكترومغناطيسي پرداخت. اما از آنجاييكه مكانيك كلاسيك قادر به توضيح كامل امواج الكترومغناطيسي نيست، الزاماً بايستي به مكانيك كوانتوم مراجعه كرد. اما قبل از وارد شدن به مكانيك كوانتوم لازم است با برخي از خواص نور آشنا شد و دليل نارسايي مكانيك كلاسيك را دانست. لذا در اين فصل دانش نور را تا پيش از ارائه شدن رابطه ي مشهور پلانك بررسي مي كنيم و در فصل جداگانه اي خواص امواج الكترومغناطيسي بعد از مكانيك كوانتوم و نسبيت بررسي خواهد شد.

نور چگونه منتقل مي شود؟ سرعت آن چقدر است؟ و سرانجام ماهيت نور و نحوه ي انتقال آن چيست؟

نخستين آزمايش مهم نور توسط نيوتن در سال 1666 انجام شد. وي يك دسته اشعه نور خورشيد را كه از شكاف باريكي وارد اتاق تاريكي شده بود، بطور مايل بر وجه يك منشور شيشه اي مثلث القاعده اي تابانيد. اين دسته هنگام ورود در شيشه منحرف شد و سپس هنگام خروج از وجه دوم منشور باز هم در همان جهت منحرف شد.

نيوتن دسته اشعه خارج شده را بر يك پرده سفيد انداخت. وي مشاهده كرد كه به جاي تشكيل يك لكه سفيد نور، دسته اشعه در نوار رنگيني كه به ترتيب مركب از رنگهاي سرخ، نارنجي، زرد، سبز، آبي و بنفش است پراكنده شده است. نوار رنگيني را كه از مولفه هاي نور تشكيل مي شود، طيف مي نامند.

نيوتن نظر داد كه نور از ذرات بسيار ريز - دانه ها - تشكيل مي شود كه با سرعت زياد حركت مي كند. علاوه بر آن به نظر نيوتن نور در محيط غليظ باسرعت بيشتري حركت مي كند. اگر نظر نيوتن در مورد سرعت نور درست مي بود مي بايست سرعت نور در شيشه بيشتر از هوا باشد كه مي دانيم درست نيست.

هويگنس در سال 1690 رساله اي در شرح نظريه موجي نور منتشر كرد. طبق اصل هويگنس حركت نور به صورت موجي است و از چشمه هاي نوري به تمام جهات پخش مي شود. هويگنس با به كاربردن امواج اصلي و موجك هاي ثانوي قوانين بازتاب و شكست را تشريح كرد. هويگنس نظر داد كه سرعت نور در محيط هاي شكست دهنده كمتر از سرعت نور در هوا است كه درست است.

پيروزي نظريه موجي نور

نظريه دانه اي نيوتن هرچند بعضي از سئوالات را پاسخ مي گفت، اما باز هم پرسش هايي وجود داشت كه اين نظريه نمي توانست براي آنها جواب قانع كننده اي ارائه دهد. مثلاً چرا ذرات نور سبز از ذرات نور زرد بيشتر منحرف مي شوند؟ چرا دو دسته اشعه ي نور مي توانند بدون آنكه بر هم اثر بگذارند، از هم بگذرند؟

اما بر اساس نظريه موجي هويگنس، دو دسته اشعه ي نوراني مي توانند بدون آنكه مزاحمتي براي هم فراهم كنند از يكديگر بگرند. هويگنس نمي دانست كه نور موج عرضي است يا موچ طولي، و طول موج هاي نور مرئي را نيز نمي دانست. ولي چون نور در خلاء نيز منتشر مي شود، وي مجبور شد محيط يا رسانه حاملي براي اين انتشار اين امواج در نظر بگيرد. هويگنس تصور مي كرد كه اين امواج توسط اتر منتقل مي شوند. به نظر وي اتر محيط و مايع خيلي سبكي است و همه جا، حتي ميان ذرات ماده نيز وجود دارد.

نظري هويگنس نيز بطور كامل رضايت بخش نبود، زيرا نمي توانست توضيح دهد كه چرا سايه ي واضح تشكيل مي شود، يا چرا امواج نور نمي توانند مانند امواج صوت از موانع بگذرند؟
نظريه موجي و دانه اي نور بيش از يكصد سال با هم مجادله كردند، اما نظريه دانه اي نيوتن بيشتر مورد قبول واقع شده بود، زيرا از يكطرف منطقي تر به نظر مي رسيد و از طرف ديگر با نام نيوتن همراه بود. با وجود اين هر دو نظريه فاقد شواهد پشتوانه اي قوي بودند. تا آنكه بتدريج دلايلي بر موجي بودن نور ارائه گرديد.

لئونارد اويلر فكر امواج دوره اي را تكميل كرد، همچنين دليل رنگ هاي گوناگون را مربوط به تفاوت طول موج آنها دانست. و اين گام بلندي بود. در سال 1800 ويليام هرشل آزمايش بسيار ساده اما جالبي انجام داد. وي يك دسته اشعه ي نور خورشيد را از منشور عبور داد و در ماوراي انتهاي سرخ طيف حاصل دماسنجي نصب كرد. جيوه در دما سنج بالا رفت، بدين ترتيب هرشل تابشي را كشف كرد كه به تابش زير قرمز مشهور شد.

در همين هنگام يوهان ويلهلم ريتر انتهاي ديگر طيف را كشف كرد. وي دريافت كه نيترات نقره كه تحت تاثير نور آبي يا بنفش به نقره ي فلزي تجزيه و رنگ آن تيره مي شود، اگر در وراي طيف، در جاييكه بنفش محو مي شود، نيترات نقره قرار گيرد حتي زودتر تجزيه مي شود. ريتر نوري را كشف كرد كه ما اكنون آن را فوق بنفش مي ناميم. بدين ترتيب هرشل و ريتر از مرزهاي طيف مرئي گذشتند و در قلمروهاي جديد تابش پا نهادند. در اين هنگام دلايل جديدي براي موجي بودن نور توسط يانگ و فرنل ارائه گرديد.

در سال 1801 توماس يانگ دست به آزمايش بسيار مهمي زد. وي يك دسه اشعه ي باريك نور را از دو سوراخ نزديك بهم گذارانيد و بر پرده اي كه در عقب اين سوراخ نصب كرده بود تابانيد. احتمال مي رفت كه اگر نور از ذرات تشكيل شده باشند، محل تلاقي دو دسته اشعه اي كه از سوراخها عبور كرده اند، بر روي پرده روشن تر از جاهاي ديگر باشد. اما نتيجه اي كه يانگ به دست آورد چيزي ديگر بود. بر روي پرده يك گروه نوارهاي روشن تشكيل شده بود كه هر يك به وسيله ي يك نوار تاريك از ديگري جدا مي شد. اين پديده به سهولت با نظريه موجي نور توضيح داده شد.

نوار روشن نشان دهنده ي تقويت امواج يكي از دسته ها به وسيله ي امواج دسته ي ديگر است. به گفته ي ديگر، هر جا كه دو موج همفاز شوند، بر يكديگر افزوده مي شوند و يكديگر را تشديد مي كنند. از طرف ديگر نوارهاي تاريك نشان دهنده ي جاهايي است كه امواج در فاز مقابلند، در نتيجه يكديگر را خنثي مي كنند. اگر چه يانگ بارها تاكيد كرد كه برداشت هايش ريشه در پژوهش هاي نيوتن دارد، اما به سختي مورد حمله قرار گرفت و نظريات وي خالي از هر گونه ارزش تلقي شد. با اين وجود يانگ طول موج هاي متفاوت نور مرئي را اندازه گرفت.

در سال 1814 ژان فرنل بي خبر از كوششهاي يانگ مفاهيم توصيف موجي هويگنس و اصل تداخل را با هم تركيب كرد و اظهار داشت: ارتعاشات يك موج درخشان را در هر يك از نقاط آن مي توان به عنوان مجموع حركت هاي بنيادي دانست كه به آن نقطه مي رسند. بر اثر انتقادهاي شديد طرفداران نيوتن، فرنل تاكيدي رياضي يافت. وي توانست نقش هاي پراش ناشي از موانع و روزنه هاي گوناگون را محاسبه كند و به طور رضايت بخشي انتشار مستقيم نور را در محيط هاي همسانگرد و همگن توضيح دهد. بدينسان انتقاد عمده ي طرفداران نيوتن را نسبت به نظريه موجي بي اثر كند. هنگاميكه فرنل به تقدم يانگ در اصل تداخل پي برد، هرچند اندكي مايوس شد، اما نامه اي به يانگ نوشت و احساس آرامش خود را از هم راي بودن با او ابراز داشت.

قبل از ادامه ي بحث در مورد كارهاي فرنل لازم است موج طولي و موج عرضي را تعريف كنيم. در مجو طولي جهت انتشار با جهت ارتعاش يكي هستند. نظير نوسان يك فنر. اما در موج عرضي جهت ارتعاش بر جهت انتشار عمود است، نظير موج بر سطح آب كه نوسان و انتشار عمود بر هم هستند.

فرنل تصور مي كرد امواج نور، امواج طولي هستند. اما تصور موج طولي نمي توانست خاصيت قطبش نور را توجيه كند. فرنل و يانگ چندين سال با اين مسئله درگير بودند تا سرانجام يانگ اظهار داشت كه ممكن است ارتعاش اتري همانند موجي در يك ريسمان عرضي باشد. ولي امواج عرضي انها در يك محيط مادي منتقل شوند. از طرفي ديگر با توجه به سرعت نور ( كه در آنزمان مقدار آن را نمي دانستند ولي مي دانستند كه فوق العاده زياد است)، اتر نمي توانست گاز يا مايع باتشد و بايد جامد و در عين حال خيلي صلب باشد حتي مي بايست صلب تر از فولاد باشد. از اين گذشته اتر مي بايست در تمام مواد نفوذ كند، يعني نه تنها در فضا، بلكه بايد در بتواند گازها، آب، شيشه و حتي در چشم ها نفوذ كند، زيرا نور وارد چشم نيز مي شود. علاوه بر اين اتر نبايستي هيچگونه اصطكاكي داشته باشد و مانع بهم خوردن پلك ها گردد. با وجود اين با تمام مشكلاتي كه اتر داشت براي توجيه موجي بودن نور مورد قبول واقع شد. بدين ترتيب در سال 1825 نظريه موجي نور مورد قبول واقع شد و نظريه دانه اي نيوتن طرفداران چنداني نداشت.

محاسبه سرعت نور
اولين كسي كه براي محاسبه ي سرعت نور اقدام كرد، گاليله بود. وي به اتفاق همكارش براي اندازه گيري سرعت نور اقدام كردند. روش كار به اين طريق بود كه همكار گاليله در حاليكه فانوسي در دست داشت بالاي تپه اي ايستاده بود و گاليله بالاي تپه اي ديگر. هر دو با خود فانوسي داشتند كه روي آن را پوشانده بودند. دستيار وي به مجرد آنكه نور گاليله را مي ديد، با برداشتن پرده از روي فانوس خود به گاليله علامت مي داد. گاليله اين آزمايش را با فواصل بيشتر و بيشتر تكرار كرد، اما نتوانست اختلاف زماني بين برداشتن پرده از روي فانوس خود و دستيارش به دست آورد و سرانجام گفت كه سرعت نور خيلي زياد است.

نخستين بار سرعت نور در سال 1676 توسط رومر (Romer) با استفاده از ماه گرفتگي محاسبه شد و معلوم گشت كه سرعت نور نيز محدود است. عددي را كه رومر به دست آورد 215 هزار كيلومتر بر ثانيه بود. اين عدد آنقدر بزرگ بود كه معاصران وي آن را باور نمي كردنددر سال 1726 برادلي با استفاده از تغيير وضعيت ستارگان نسبت به زمين سرعت نور را محاسبه كرد و عدد سيصد هزار كيلومتر بر ثانيه را به دست آورد.

نخستين بار فيزيو با ستفاده از روش غير نجومي و اصلاح روش گاليله سرعت نور اندازه گيري كرد و مقدار آن را سيصد و سيزده هزار كيلومتر بر ثانيه به دست آورد. بتدريج همراه با پيشرفت وسائل اندازه گيري هاي زيادي انجام شد و امروزه مقدار سيصد هزار كيلومتر بر ثانيه پذيرفته شده است.

در زمان فرنل اين سئوال مطرح بود كه آيا حركت زمين در ميان اتر موجب ايجاد اختلافي قابل مشاهده بين نور چشمه ي زميني و چشمه هاي فرازميني مي شود يا نه؟ آراگو به طور تجربي دست به آزمايش زد و دريافت كه هيچگونه اختلافت قابل مشاهده اي در اين زمينه وجود ندارد. رفتار نور چنان بود كه گويي زمين نسبت به اتر بي حركت است.

فرنل براي توضيح آن اظهار داشت كه نور هنگام عبور از يك ماده ي شفاف متحرك كشيده مي شود و رابطه زير را ارائه داد:

v=c/n + or - vw(1-1/n^2)

كه در آن v=c/n , vw سرعت نور در يك محيط غليظ مثلاً آب است و سرعت آب و جمله ي بعدي به دليل حركت آب نسبت به وجود مي آيد.

در هر محيط مادي سرعت نور و طول موج آن مقدارشان از مقدار خلا كمتر است كميتي كه در هر محيطي ثابت مي ماند فركانس نور هست. فركانس نور با طول موجش نسبت عكس دارد:

(V=F L) كه در آن F معرف فركانس و L معرف طول موج و V معرف سرعت نور در محيط مادي مي باشد.

در اپتيك خواص محيط در يك طول امواج را مي توان توسط يك پارامتر يعني نسبت سرعت نور در خلا به سرعت نور در محيط توصيف نماييم. اين پارامتر ضريب شكست نام دارد.

(n=c/v) بنابر اين در يك محيط مادي داريم (V=F L ) كه در اين رابطه (n) اين ضريب شكست تنها كميتي است كه براي محاسبه رفتار نور در محيط مورد نياز هست. از آنجايي كه سرعت نور در محيط هاي مختلف متفاوت است ،تعيين مسير پيشروي نور رديايي پرتو) كه از ميان محيط هاي مختلف طي مسير مي كند مشكل مي باشد.

نور و الكترومغناطيس

همزنان با تلاشهاي يانگ و فرنل فارادي، اورستد، آمپر و عده اي ديگر از فيزيكدانان روي پديده هاي الكتريكي و مغناطيسي و وابستگي آنها كار مي كردند كه ظاهراً هيچ ربطي به نور نداشت. اما بعدها مشخص گرديد كه الكتريسيته و مغناطيس و نور از هم جدا نيستند. به همين دليل در اينجا اشاره اي كوتاه به الكترسيسته و مغناطيس داريم و سپس امواج الكترومغناطيسي را بيان خواهيم كرد كه نور بخش بسيار كوچكي از آن است.

نيروي الكتريكي

دو جسم كه داراي بار الكتريكي باشند بر يكديگر نيرو وارد مي كنند. كولن تحت تاثير قانون جهاني گرانش نيوتن مقدار نيرويي را كه اجسام باردار بر يكديگر وارد مي كنند به طور رياضي بيان كرد كه طبق آن اين مقدار با حاصلضرب بارها متناسب و با مجذور فاصله نسبت عكس دارد.

F=kqQ/r^2

بين نيروي گرانش و نيروي الكتريكي دو اختلاف وجود دارد:

اول اينكه گرانش همواره جاذبه است. در حاليكه نيروي الكتريكي مي تواند جاذبه يا دافعه باشد. دو بار الكتريكي همنام يكديگر را دفع مي كنند و دو بار الكتريكي غير همنام يكديگر را جذب مي كنند.

اختلاف ديگر نيروهاي الكتريكي و گرانشي در مقدار آنها است. به عنوان مثال نيروي الكتريكي كه دو الكترون به يكديگر وارد مي كنند، تقريبا هزار ميليارد ميليار ميليارد برابر نيروي گرانشي است كه اين دو الكترون برهم وارد مي كنند.

كولن پس از ارائه قانون الكتريكي خود، در صدد تهيه قانوني براي نيروي مغناطيسي برآمد. كولن براي نيروي مغناطيسي فرمولي مشابه با نيروي الكتريكي به دست آورد كه مورد توجه فيزيكدانان واقع نشد. اما پس از كشف ارتباط متقابل ميدانهاي الكتريكي و مغناطيسي، مشخص شد كه اين دو ميدان مستقل از هم نيستند. كه آن را نيروي الكترومغناطيسي مي نامند. برد اين نيرو نيز بينهايت است.

الكترومغناطيس

مبدا علم الكتريسيته به مشاهده معروف تالس ملطي در 600 سال قبل از ميلاد بر ميگردد. در آن زمان تالس متوجه شد كه يك تكه كهرباي مالش داده شده خرده هاي كاغذ را ميربايد. از طرف ديگر مبدا علم مغناطيس به مشاهده اين واقعيت برميگردد كه بعضي از سنگها (يعني سنگهاي ماگنتيت)بطور طبيعي آهن را جذب ميكند. اين دو علم تا سال 1199-1820 به موازات هم تكامل مييافتند.

در سال 1199-1820 هانس كريستان اورستد (1777-1851) مشاهده كرد كه جريان الكتريكي در يك سيستم ميتواند عقربه قطب نماي مغناطيسي را تحت تاثير قرار دهد. بدين ترتيب الكترومغناطيس به عنوان يك علم مطرح شد. اين علم جديد توسط بسياري از پژوهشگران كه مهمترين آنان مايكل فاراده بود تكامل بيشتري يافت.

جيمز كلارك ماكسول قوانين الكترومغناطيس را به شكلي كه امروزه ميشناسيم، در آورد. اين قوانين كه معادلات ماكسول ناميده ميشوند، همان نقشي را در الكترومغناطيس دارند كه قوانين حركت و گرانش در مكانيك دارا هستند.

در مكانيك كلاسيك و ترموديناميك تلاش ما بر اين است كه كوتاهترين وجمع و جورترين معادلات يا قوانين را كه يك موضع را تا حد امكان به طور كامل تعريف مي‌كنند معرفي كنيم. در مكانيك به قوانين حركت نيوتن و قوانين وابسته به آنها ، مانند قانون گرانش نيوتن، و در ترموديناميك به سه قانون اساسي ترموديناميك رسيديم. در مورد الكترومغناطيس ، معادلات ماكسول به عنوان مبنا تعريف مي‌شود. به عبارت ديگر مي‌توان گفت كه معادلات ماكسول توصيف كاملي از الكترو‌مغناطيس به دست مي‌دهد و علاوه برآن اپتيك را به صورت جزء مكمل الكترومغناطيس پايه گذاري مي‌كند. به ويژه اين معادلات به ما امكان خواهد داد تا ثابت كنيم كه سرعت نور در فضاي آزاد طبق رابطه:

(C=1/sqr(M.E.))

به كميتهاي صرفا الكتريكي و مغناطيسي مربوط مي‌شود.

يكي از نتايج بسيار مهم معادلات ماكسول ، مفهوم طيف الكترومغناطيسي است كه حاصل كشف تجربي موج راديويي است. قسمت عمده فيزيك امواج الكترومغناطيسي را از چشمه‌هاي ماوراي زمين دريافت مي‌كنيم و در واقع همه آگاهي هايي كه درباره جهان داريم از اين طريق به ما مي‌رسد. بديهي است كه فيزيك امواج الكترو مغناطيسي خارج از زمين در گسترده نور مرئي از آغاز خلقت بشر مشاهده شده‌اند.

فيزيك امواج الكترو مغناطيسي يك رده از فيزيك امواج است كه داراي مشخصات زير است.

امواج الكترو مغتاطيسي داراي ماهيت و سرعت يكسان هستند و فقط از لحاظ فركانس ، يا طول موج با هم تفاوت دارند.

در طيف فيزيك امواج الكترو مغناطيس هيچ شكافي وجود ندارد. يعني هر فركانس دلخواه را مي‌توانيم توليد كنيم.

براي مقياس‌هاي بسامد يا طول موج ، هيچ حد بالا يا پائين تعيين شده اي وجود ندارد.

قسمت عمده اين فيزيك امواج داراي منبع فرازميني هستند.

فيزيك امواج الكترومغناطيسي جزو امواج عرضي هستند.

فيزيك امواج الكترومغناطيسي از طولاني‌ترين موج راديويي ، با طول موج‌هاي معادل چندين كيلومتر ، شروع شده پس از گذر از موج راديويي متوسط و كوتاه تا نواحي كهموج ، فروسرخ و مرئي امتداد مي‌يابد. بعد از ناحيه مرئي فرابنفش قرار دارد كه خود منتهي به نواحي اشعه ايكس ، اشعه گاما و پرتوي كيهاني مي‌شود. نموداري از اين طيف كه در آن نواحي قراردادي طيفي نشان داده مي‌شوند در شكل آمده است كه اين تقسيم بندي‌ها جز براي ناحيه دقيقا تعريف شده مرئي لزوما اختياري‌اند.

يكاهاي معروف فيزيك امواج الكترومغناطيسي

طول موج لاندا بنا به تناسب مورد ، برحسب متر و همچنين ميكرون يا ميكرومتر ، واحد آنگستروم نشان داده مي‌شود. اين واحد اكنون دقيقا معادل 10- ^ 10 متر تعريف شده است.

ناحيه مرئي يا نور مرئي ( 4000-7500 آنگستروم)  توسط نواحي فروسرخ از طرف طول موج‌هاي بلند ، فرابنفش از طرف طول موج‌هاي كوتاه ، محصور شده است. معمولا اين نواحي به قسمت هاي فروسرخ و فرابنفش دور و نزديك ، با محدوده‌هايي به ترتيب در حدود 30 ميكرومتر و 2000 آنگستروم تقسيم مي‌شوند كه نواحي مزبور داراي شفافيت نوري براي موادي شفاف از جمله منشورها و عدسي‌ها مي‌باشند.

طبيعت نور

حساسيت اندام هاي ديداري به نور بسيار زياد است. بنابر تازه‌ترين اندازه گيريها ، براي ‏احساس نور كافي است كه حدود انرژي تابشي در هر ثانيه و تحت شرايط مناسب بر ‏چشم بتابد. به عبارت ديگر ، توان كافي براي تحريك نوري قابل احساس مساوي ‏است.

چشم انسان از جمله حساسترين وسايلي است كه مي تواند وجود نور را درك كند. اثر ‏نور بر چشم در فرايند شيميايي معيني خلاصه مي شود. كه در لايه حساس چشم پديد ‏مي آيد و باعث تحريك عصب بينايي و مركزهاي مربوط در مغز قدامي مي شود. اثر ‏شيميايي نور مشابه با كش روي اي حساس چشم انسان را مي توان در محور ‏تدريجي رنگها در نور مشاهده كرد.

با استفاده از اين وسايل خاص مي توان پديد آمدن جريان الكتريكي بر اثر نور را به ‏سهولت آشكار كرد. اگر بام يك خانه كوچك را بتوان با ماده اي كه در فتوسلها بكار مي ‏رود پوشاند، مي توان در يك روز آفتابي به كمك انرژي نوري جريان الكتريكي با توان چند ‏كيلووات بهت آورد. سرانجام بايد متمركز شد كه اثر مكانيك نور را نيز مي توان ‏مشاهده كرد. اين اثر در فشار نور بر سطح بازتاب دهنده يا جذب كننده نور آشكار مي ‏شود.

اگر جسم را به شكل پره‌هاي متحركي بسازيم، چرخش چنين پره‌هايي بر اثر نور تابشي ‏را مي توان ديد. اين آزمايش جالب توجه اولين بار در 1900 توسط بروف در مسكو انجام ‏شده است. محاسبه‌ها نشان مي دهد كه تابش پرتوهاي خورشيدي بر آينه‌‌ها اثر مي كند.

معادلات الكترومغناطيس ماكسول و آغاز بحران فيزيك نيوتني

ماكسول تمام دانش تجربي آن روزگار را در مجموعه واحدي از معادلات رياضي به طور بارزي خلاصه كرد و جهان علم را شديداً تحت تاثير قرار داد. چنانكه همگان به تحسين وي پرداختند. لودويك بولتزمن از قول گوته مي نويسد كه آيا خدا بود كه اين سطور را نوشت.

وي به شيوه اي صرفاً نظري نشان داد كه ميدان مغناطيسي مي تواند همانند موجي عرضي در اتر نور رسان انتشار يابد. پذيرش موجي نور به همان اندازه پذيرش يك زمينه ي فراگير يعني اتر نور رسان را ايجاب مي كرد. ماكسول در اين مورد مي گويد.

اترها را ابداع كردند تا سيارات در آنها شناور باشند، جوهاي الكتريكي و شارهاي مغناطيسي را تشكيل دهند، احساس ها را از يك پاره ي پيكر ما به پاره ي ديگر منتقل كنند. ولي آخر، تا آنجا كه تمامي فضا سه يا چهار بار از اترها پر شده است... تنها اتري كه باقيمانده است، همان است كه توسط هويگنس براي توضيح انتشار نور ابداع شده است.

بنابراين سرعت ثابت امواج الكترمغناطيسي بايستي نسبت به يك دستگاه مقايسه مي شد، و اين دستگاه همان دستگاه اتر بود. يعني اتر ساكن مطلق فرض مي شد و تمام اجسام نسبت به آن در حركت بودند و سرعت امواج الكترومغناطيسي و در حالت خاص سرعت نور نسبت به اتر ثابت بود. اين نظريه در حالي شكل گرفت كه نسبيت گاليله اي نيز معتبر و بي نقص تصور مي شد. بنابراين اگر سرعت نور نسبت به يك دستگاه لخت c باشد و دستگاه با سرعت v نسبت به اتر در حركت باشد، در آنصورت سرعت نور نسبت به اتر w برابر خواهد شد با w=c+v چنانچه نور در جهت مخالف دستگاه حركت كند، آنگاه خواهيم داشت w=c-v نتيجه اينكه در اواخر قرن نوزدهم ميلادي فيزيك نظري بر سه بنياد زير مبتني بود.

 

 

پلك

وقتي جسم نوك تيزي به چشم ما نزديك مي شود ما بي اختيار پلك ها را مي بنديم. پلك ها در حقيقت ساختمان هاي تمايز يافته اي از جنس پوست و عضلات زير پوستي هستند كه وظيفه محافظت از چشم ها را بر عهده دارند. مژه ها مثل يك صافي از ورود گرد و غبار و ذرات مختلف به داخل چشم جلوگيري مي كنند. خود پلك ها دو وظيفه مهم دارند: اول آنكه مثل يك ديوار دفاعي جلوي قسمت عمده اي از كره چشم را مي گيرند و از كره چشم محافظت مي كنند، دوم آنكه پلك ها هر 5 تا 10 ثانيه يك بار باز و بسته مي شوند كه اين امر به شسته شدن ميكروب ها و ذرات خارجي از سطح چشم كمك مي كنند و در حقيقت سطح چشم را جارو مي كند. به علاوه باز و بسته شدن پلك ها به توزيع يكنواخت اشك بر روي كره چشم كمك مي كند.

ملتحمه

ملتحمه يك لايه شفاف محافظ است كه سطح داخلي پلك ها و روي سفيدي كره چشم را مي پوشاند. در ملتحمه رگ هاي خوني و گلبول هاي سفيد به مقدار زيادي وجود دارد. اين رگ ها و سلول هاي دفاعي تا حد زيادي از ورود ميكروب ها و عوامل بيماري زا به قسمت هاي عمقي چشم جلوگيري مي كند. به علاوه ترشحات ملتحمه سطح چشم را نرم و مرطوب نگه مي دارد و در حقيقت سطح چشم را روغنكاري مي كند كه اين امر باعث آسان تر شدن حركات چشم در جهات مختلف مي شود.

 

 

قرنيه

قرنيه قسمت شفاف جلوي كره چشم است كه از پشت آن ساختمان هاي داخلي تر كره چشم مثل عنبيه و مردمك ديده مي شود. قرنيه چشم را مي توان به شيشه پنجره تشبيه كرد. همانطور كه اگر شيشه پنجره كثيف باشد اشياء بيرون تار ديده مي شوند، اگر بر روي قرنيه كسي لكه يا كدورتي وجود داشته باشد فرد اشياء را تار مي بيند. به علاوه همانطور كه از پشت يك شيشه موجدار يا مشجر اشياء كج و كوله و ناصاف ديده مي شوند. در صورتي كه سطح قرنيه ناهموار باشد اشياء  ناصاف و تار ديده مي شوند.

البته قرنيه انسان يك تفاوت مهم با شيشه پنجره دارد و آن هم اينكه شيشه پنجره يك سطح صاف است در حاليكه قرنيه بخشي از يك كره است. اين ساختمان كروي باعث مي شود كه قرنيه چشم مثل يك ذره بين عمل كند و نورهايي را كه از محيط خارج وارد كره چشم مي شوند به صورت پرتوهاي همگرا درآورد كه تصوير واضحي روي شبكيه ايجاد كنند. البته در همه افراد اين امر به صورت دقيق اتفاق نمي افتد. مثلاً اگر انحناي قرنيه كسي بيشتر از حد طبيعي باشد تصاوير به جاي آنكه روي پرده شبكيه بيفتد در جلوي پرده شبكيه تشكيل مي شود. چنين فردي نزديك بين (ميوپ) است. همچنين اگر انحناي قرنيه كسي كمتر از حد طبيعي باشد تصاوير به جاي آنكه روي پرده شبكيه بيفتند در پشت آن تشكيل مي شوند. چنين فردي دوربين (هيپروپ) است. به طوري كه مي بينيم قرنيه افراد نقش مهمي در تعيين دوربيني يا نزديك بيني يا شماره چشم افراد دارد. به همين علت اكثر روش هاي جراحي براي اصلاح ديد و شماره عينك روي اين بخش از چشم انجام مي گيرد. مثلاً در روش هاي ليزر (PRK)، ليزيك(LASIK)، لازك(LASEK) و جراحي با تيغه الماس (RK) مقدار انحناي قرنيه تغيير مي كند و شماره چشم فرد اصلاح مي شود. همچنين استفاده از لنز تماسي (كنتاكت لنز) كمك مي كند كه انحناي قرنيه فرد موقتاً به اندازه مطلوب برسد و ديد فرد اصلاح شود.

عنبيه و مردمك

عنبيه بخش رنگي پشت قرنيه است كه رنگ چشم افراد را تعيين مي كند. رنگ اين بخش در چشم افراد مختلف متفاوت است و از آبي و سبز تا عسلي و قهوه اي تغيير مي كند. در وسط عنبيه سوراخي به نام مردمك وجود دارد كه مقدار نور وارد شده به چشم را تنظيم مي كند. كار مردمك مثل پرده اي است كه پشت پنجره آويزان شده و نور ورودي به اتاق را كم و زياد مي كند. همانطور كه وقتي نور خارج شديد و زياد باشد، پرده را مي بنديم تا نور كمتري به اتاق وارد شود، وقتي چشم در محيط پر نور قرار مي گيرد مردمك تنگ مي شود تا مقدار نور كمتري وارد چشم شود. به همين صورت وقتي چشم در محيط كم نور قرار مي گيرد مردمك گشاد مي شود تا نور بيشتري وارد چشم شود.

اتاق قدامي

اتاق قدامي فضاي كوچكي است كه بين قرنيه و عنبيه قرار دارد. در اين فضا مايعي به نام زلاليه جريان دارد كه به شستشو و تغذيه بافت هاي داخل چشم كمك مي كند. همانطور كه در يك استخر براي پاك ماندن استخر مرتباً مقداري آب خارج مي شود و به جاي آن آب تصفيه شده وارد مي شود، در چشم هم مرتباً مقداري از مايع زلاليه خارج مي شود و مايع زلاليه جديدي كه در چشم توليد شده است جايگزين آن مي شود. اگر به هر دليلي تعادل بين توليد و خروج اين مايع به هم بخورد مقدار مايع زلاليه در چشم افزايش پيدا مي كند و فشار داخل كره چشم از حد طبيعي بيشتر مي شود. (مقدار طبيعي فشار چشم در افراد بالغ بين 10 تا 21 ميلي متر جيوه است). بالا رفتن فشار چشم به پرده شبكيه و عصب بينايي آسيب مي زند و باعث بيماري آب سياه يا گلوكوم مي شود.

عدسي

عدسي يك ساختمان شفاف در پشت عنبيه است كه در متمركز كردن دقيق پرتوهاي نور بر روي شبكيه به قرنيه كمك مي كند. ضخامت عدسي چشم در شرايط مختلف تغيير مي كند و بسته به آنكه شيء مورد نظر در چه فاصله اي از فرد قرار داشته باشد ضخامت عدسي كم و زياد مي شود. بنابراين فرد مي تواند اشياء را در فواصل مختلف (از بي نهايت تا حدود 20 سانتي متري و گاهي نزديك تر) به طور واضح ببيند. هرچه سن افراد بيشتر مي شود قدرت تغيير شكل عدسي كمتر مي شود به طوري كه در حدود سن 40 سالگي قدرت تغيير شكل عدسي آنقدر كم مي شود كه اكثر افراد براي ديدن اشياء نزديك و انجام كارهايي مثل مطالعه و خياطي به عينك كمكي براي ديد نزديك (عينك مطالعه) نياز پيدا مي كنند. اين همان حالتي است كه به آن پير چشمي گفته مي شود. با گذشت سن علاوه بر آنكه قدرت تغيير شكل عدسي كم مي شود ميزان شفافيت عدسي هم كم مي شود. گاهي كدورت عدسي آنقدر زياد مي شود كه مثل پرده اي ديد فرد را تار مي كند. اين كدورت عدسي را اصطلاحاً آب مرواريد يا كاتاراكت مي گويند.

زجاجيه

زجاجيه مايع ژله مانند شفافي است كه داخل كره چشم را پر مي كند و به آن شكل مي دهد. زجاجيه از پشت عدسي تا روي پرده شبكيه وجود دارد. با گذشت سن ساختمان ژله مانند زجاجيه تغيير مي كند و در بعضي جاها حالت آبكي پيدا مي كند. در اين حال بعضي قسمت هاي زجاجيه شفافيت خود را از دست داده و سايه اي روي پرده شبكيه مي اندازند كه فرد آن را به صورت اجسام شناور كوچكي مي بيند كه مثل مگس در ميدان بينايي بالا و پايين مي روند. اين حالت اصطلاحاً مگس پران گفته مي شود.

شبكيه

شبكيه يك پرده نازك حساس به نور (شبيه فيلم عكاسي) است كه در عقب كره چشم قرار دارد. پرتوهاي نوري كه به شبكيه برخورد مي كنند به پيام هاي عصبي تبديل مي شوند كه از طريق عصب بينايي به مغز منتقل مي شوند و در مغز تفسير مي شوند.

در شبكيه انسان انواع مختلفي از سلول هاي گيرنده نوري وجود دارد كه ميزان حساسيت آن ها به نور متفاوت است. گيرنده هاي نوري استوانه اي بيشتر براي ديد در محيط هاي تاريك به كار مي روند. گيرنده هاي مخروطي براي تشخيص رنگ و جزئيات ظريف تمايز يافته اند. ترتيب قرار گيري اين سلول ها در شبكيه طوري است كه در ناحيه مركزي شبكيه (ماكولا) تعداد گيرنده هاي مخروطي بيشتر است. بنابراين وقتي فردي به صورت مستقيم به شيئي نگاه مي كند تصوير آن شيء مستقيماً روي ماكولا در جايي مي افتد كه تعداد سلول هاي مخروطي بيشتر است و در نتيجه شيء با وضوح بيشتري مشاهده مي شود.

مشيميه

مشيميه پرده نازك سياه رنگي است كه دور شبكيه را احاطه كرده است. اين پرده تعداد زيادي رگ هاي خوني دارد كه مواد غذايي را به بخش هايي از شبكيه مي رساند. به علاوه سلول هاي اين لايه حاوي تعداد زيادي رنگ دانه سياه ملانين است كه رنگ سياهي به اين بخش از چشم مي دهد. وجود رنگ سياه مانع از انعكاس نورهاي اضافي در داخل كره چشم مي شود و به تشكيل تصوير واضحتر كمك مي كند.

صلبيه

صلبيه بخش سفيد رنگ نسبتاً محكمي است كه دورتا دور كره چشم به جز قرنيه را مي پوشاند و از ساختمان هاي داخل كره چشم محافظت مي كند. اين بخش از چشم اثر مستقيمي در فرايند بينايي ندارد و در واقع مثل يك اسكلت خارجي از كره چشم محافظت مي كند.

عصب بينايي

عصب بينايي كه رابط كره چشم و مغز مي باشد از عقب كره چشم خارج مي شود و از طريق سوراخي در استخوان پروانه اي جمجمه به مغز مي رسد. اين عصب پيام هاي بينايي را به مغز ارسال مي كند و اين پيام ها در مغز تفسير مي شوند.

عضلات چشم

براي آنكه ما بتوانيم اشياء را در جهات مختلف ببينيم لازم است بتوانيم چشم را در جهات مختلف بالا، پايين، چپ و راست بچرخانيم. حركات كره چشم در هر چشم به وسيله 6 عضله كوچك كه به اطراف كره چشم مي چسبد كنترل مي شود. بيماري اين عضلات و يا عدم هماهنگي آن ها مي تواند به انحراف چشم يا لوچي منجر شود.

 

 

وضوح چشم انسان چقدر است؟

برای وضوح چشم اعداد متفاوتی اندازه گیری شده است .من روش اندازه گیری R.N.Clark را بیشتر پسندیدم چونتوان پردازشی مغز را هم در محاسبه وضوح دخیل کرده است .
الف-در نور مناسب ،چشم انسان می تواند دو نقطه را به فاصله 3/0 دقیقه از هم تشخیصدهد .هر یک دقیقه یک شصتم درجه است .به بیان دیگر ،اگر محیط دایره را 21600 قسمتکنیم ،هر قسمت یک کمان یک دقیقه ای است.

ب-چشم انسان مثل دوربین عکاسی تصاویر بی حرکت نمی گیرد بلکه مانند دوربینفیلمبرداری دائم در حال ارسال تصاویر متحرک به مغز است .حرکات زاویه ای سریع چشم،جزئیات تصویر تشکیل شده در مغط را تکمیل می کنند .به علاوه ما دو چشم داریم و مغزبا ترکیب دو تصویر باز هم به وضوح بالاتری دست می یابد .بنابراین وضوح تصویری کهدر مغز تشکیل می شود ،از وضوح تصویر یک چشم که وابسته به تعداد سلول های حساس به نور شبکیه است بیشتر است.

پ-حالا فرض کنید داریم به یک منظره نگاه می کنیم .چشم انسان میدان دیدی نزدیک به180 درجه دارد اما ما از باب محافظه کاری آن را 120 درجه فرض می کنیم .یعنی شماوقتی دارید به یک منظره نگاه می کنید120 درجه افقی و 120 درجه عمودی را در میدان دید خود دارید یعنی چند پیکسل؟
120 درجه افقی ضرب در 60 دقیقه در هر درجه تقسیم بر3/0 دقیقه می شود به عبارت 24000نقطه افقی .

عین همین محاسبه برای نقاط عمودی انجام می شود و نتیجه همان است 24000 نقطه عمودی.
اگر این دو عدد را در هم ضرب کنیم به 576میلیون می رسیم .یعنی وقتی دارید به یکمنظره نگاه می کنید ،می توانید یک تصویر 576 مگاپیکسلی از ان را در مغزتان بسازید.

قدرت تفکیک چشم اسب یک چهارم برابر انسان و چشم موش یک دوازدهم آن است .

حساسیت چشم انسان چقدر است؟

در تاریکی ،حساسیت چشم انسان با افزایش رودوپسین در شبکیه افزایش می باید .کل اینفرایند حدود نیم ساعت طول می کشد .در این حالت چشم قادر است نور حاصل از 2 فوتونرا تشخیص دهد .در عکاسی این معادل یک فیلم ISO800 است .این حساسیت در نور کامل به یک ششصدم تقلیل می یابد.

چرا دو چشم داریم؟

ممکن است یک نفر از خود بپرسد: چرا دو چشم داریم؟ در صورتی که با یک چشم هم قادر به دیدن اجسام هستیم.

در این مورد پاسخ چنین است: با یک چشم فقط دو بعدی می‌توان دید، در حالی که سه بعدی دیدن فقط با دو چشم ممکن است

مقایسه دوربین عکاسی با چشم

عکسی که با یک دوربین عکاسی برداشته می‌شود، نظیر تصویر تشکیل شده در یک چشم است. به این جهت که عمق آن به خوبی مشخص نیست، اما اگر از یک منظره در یک لحظه دو عکس بردارند و دوربینهای عکاسی هنگام برداشتن عکس در وضعیت دو چشم قرار گیرند، عکسهای حاصل نظیر دو تصویری خواهند بود که یکی در چشم راست و دیگری در چشم چپ تشکیل شده است.

اگر تصاویر را در دستگاه ساده‌ای قرار دهیم و بوسیله دیوارهای کوچکی آنها را از هم جدا کنیم تا تصویر برداشته شده با دوربین راست حتما در چشم راست و دیگری حتما در چشم چپ بیفتد.

 وقتی چشمها این دو تصویر متفاوت را به مغز مخابره می‌کنند، از تلفیق آنها مغز احساس سه بعدی خواهد کرد. دستگاه ساده‌ای که این کار را انجام می‌دهد، استریواسکوپ نام دارد.

انتشار نور

هنگام طلوع خورشید بخشی از سطح زمین را که به طرف خورشید است، روشنایی فرا می‌گیرد. رسیدن نور خورشید به زمین و به چشم و دیده‌شدن آن از فاصله دور به سبب انتشار نور خورشید است. محیطی که نور از آن عبور می‌کند، محیط شفاف نامیده می‌شود.

چشمه نور گسترده و نقطه‌ای

یک شیء نورانی نظیر خورشید و چراغ روشن را چشمه نور گسترده می‌نامیم. اما اگر صفحه‌ای از مقوا را که روی آن روزنه‌ی کوچکی ایجاد شده است در مقابل چراغ روشنی قرار دهیم، نور چراغ پس از گذشتن از روزنه منتشر می‌شود و روزنه مانند یک چشمه نور کوچک عمل می‌کند که آن را چشمه نور نقطه‌ای می‌نامیم.

باریکه‌ی نور

مسیر نوری که از شکاف می‌گذرد روی زمین یک باریکه‌ی نور را نشان می‌دهد. باریکه‌ی نور با پخنای بسیار کم را پرتوی نور می‌نامیم. در واقع می‌توان گفت هر باریکه‌ی نور، شامل دسته‌ای از پرتوهای نور است. با مشاهده باریکه‌ی نور می‌توانیم مسیر انتشار نور را تشخیص دهیم.

انتشار نور به خط راست

نور در یک محیط شفاف به خط راست منتشر می‌شود. به این دلیل هر پرتو نور را با یک خط راست و پیکانی بر روی آن، که جهت انتشار نور را مشخص می‌کند، نشان می‌دهیم.

 

بازتاب نور

بازگشت نور از سطح اجسام را بازتاب نور می‌نامیم، مانند روشن دیده شدن ماه. می‌دانیم که کره ماه از خود نوری ندارد و تابش نور خورشید به سطح ماه و بازگشت نور از سطح آن سبب روشن دیده شدن ماه می‌شود.

سطح‌های صیقلی نظیر ورقه‌های تمیز نیکلی یا نقره اندود، یا شیشه‌هایی که یک طرف آنها جیوه‌اندود شده‌ است، نظیر آینه‌ها، پدیده بازتاب را به خوبی نشان می‌دهند. بازتاب از این سطوح را بازتاب آینه‌ای می‌نامند.

پرتو نوری که به سطح جسم می‌تابد پرتو تابش و پرتو بازگشته از سطح را پرتو بازتاب می‌نامند. نقطه‌ای را که نور به آن می‌تابد نقطه تابش و زاویه‌ی بین پرتو تابش و خط عمود را زاویه تابش (i) و زاویه‌ی بین خط عمود و پرتو بازتاب را زاویه بازتاب (r) می‌نامند.

همواره زاویه تابش و زاویه بازتاب با هم برابرند.

قانونهای بازتاب

الف) پرتو تابش، پرتو بازتاب و خط عمود بر سطح آینه در نقطه تابش، هر سه در یک صفحه‌اند.

ب) زاویه تابش و زاویه بازتاب با هم برابرند.

انواع بازتابش نور

الف – منظم : بازتابش نور از روي اجسام صاف وصيقلي به طوري اگر يك دسته پرتو نور موازي به آن بتابانيم موازي بازتابش مي شود  مانند آيينه

ب- نا منظم: بازتابش نور از روي اجسام ناصاف غيرصيقلي كه اگر يك دسته پرتو موازي به آن بتابانيم موازي باز تابش نمي شود بلكه در تمام جهات پخش مي شود

آينه 

هر سطحي که بتواند اشعه تابيده شده را منعکس کند آينه ناميده مي شود اگر سطح تحت باشد آينه را تخت مي نامند.

شکست نور

وقتی نور بطور مایل از یک محیط شفاف به محیط شفاف دیگری می‌تابد، مسیرش تغییر می‌کند. به بیان دیگر پرتو نوری که بطور مایل به سطح جدایی دو محیط شفاف می‌تابد، هنگام گذر از سطح جدایی دو محیط، شکسته می‌شود. به این پدیده شکست نور می‌گوییم.

قانونهای شکست نور

1. پرتو تابش، خط عمود بر سطح جدا کننده دو محیط در نقطه تابش و پرتو شکست در یک صفحه واقعند.

2. نسبت سینوس زاویه تابش به سینوس زاویه شکست، برای پرتوهایی که از یک محیط شفاف (A) وارد محیط شفاف دیگری (B) می‌شوند مقداری ثابت است. این مقدار را ضریب شکست محیط B نسبت به محیط A می‌گویند و آن را با n نشان می‌دهند. ضریب شکست n بستگی به جنس دو محیطی دارد که نور از یکی وارد دیگری می‌شود.

ضریب شکست یک محیط نسبت به خلاء را ضریب شکست مطلق آن محیط می‌گویند. یعنی:

(در محیط شفاف) Sin r / (در هوا) Sin i = n ضریب شکست مطلق یک محیط شفاف

رابطه‌ی شکست نور با تغییر سرعت نور در دو محیط

سرعت انتشار نور در خلاء بیشتر از سرعت انتشار نور در هر محیط شفاف دیگری است. سرعت انتشار نور در خلاء تقریبا 000/300 کیلومتر بر ثانیه است. یعنی نور در خلاء فاصله سیصد هزار

وجوه افتراق تصویر رنگی و سیاه سفید

 در سال 1611 دومینیس نشان داد که نور مرئی از سه نور اساسی قرمز ، سبز و آبی ، تشکیل شده است که به آنها رنگهای اولیه می گویند .این مفهوم در توسعه نظریه عکس رنگی و عکاسی رنگی بسیار مفید واقع شد و در سال 1861 این عقیده کم کم قوت گرفت که برای توسعه تصویر رنگی ، یک فیلمی از سه لایه باید ساخت که هر لایه آن نسبت به یکی از سه رنگ اولیه حساس باشد. این نظریه توسط ماکسول دانشمند معروف انگلیسی ارائه شد و هم او بود که اولین عکس رنگی را گرفت. و نتایج به دست آمده توسط وی بعدها با نظریه جدید مربوط به این فن ، کاملا مطابقت داشت.

تولید عکس رنگی

برای تولید عکس رنگی از سیستم فیلتر رنگ‌های اولیه استفاده می‌شود. این رنگها از طریق جذب نورهای اولیه توسط ترکیبات رنگی روی فیلم به وجود می‌آید. به این ترتیب که اگر یک ترکیب رنگی فقط رنگ اولیه نور را جذب کند، رنگ باقیمانده ، آبی متمایل به سبز (سیان) خواهد بود، اگر نور آبی جذب شود، رنگ زرد و اگر نور سبز جذب شود رنگ قرمز متمایل به آبی (مگنتا) ظاهر می‌شود.

هرگاه آمیزه کاملی از رنگهایی که بتوانند رنگهایی اولیه معینی را که در طول فرآیند ظهور در امولسیون عکاسی تشکیل شود جذب کنند، یک تصویر با رنگ دلخواه تولید می‌شود. برای مثال ، مخلوطی از مکنتا و سیان ، رنگ آبی را ظاهر می‌کند. زیرا مگنتا نور سبز و سیان را جذب می‌کند و فقط نور آبی از مخلوط سه نور باقی می‌ماند که می‌تواند عبور کند.

 فیلم رنگی

بطور کلی ، یک فیلم رنگی شامل یک لایه کمکی و سه لایه امولسیونی حساس در مقابل رنگها می‌باشد. لایه حساس به رنگ آبی در بالا قرار دارد، زیرا که هالید نقره به نور آبی حساس است. بعد ، یک لایه زرد وجود دارد که نور آبی را جذب کرده و لایه امولسیونی پایینی را از نور آبی محافظت می‌کند. این لایه‌ها همانند آنچه که سیانین در فیلم با نکروماتیک سیاه و سفید انجام می‌دهد، به کمک ترکیبات رنگی موجود در خود ، نسبت به رنگ‌ها حساسیت نشان می‌دهند. قابل توجه است که ترکیبات رنگی حساس به رنگها ، عموما عامل تولید رنگهای اولیه (قرمز ، سبز ، آبی) برای ایجاد رنگ در تصویرها نمی‌باشند. بلکه رنگ تصویرها از فرآیندهایی که بر روی فیلم رنگی انجام می‌گیرد، ظاهر می‌شود.

 ظهور رنگ

بیشتر فیلمهای رنگی به کمک یک فرآیند رنگی حاصل از ترکیبات رنگی موجود در فیلم ظاهر می‌شوند که نخستین بار در سال 1912 توسط فیشر شیمیدان آلمانی کشف شد. اساس این فرآیند اکسیده شدن ماده ظاهر کننده و تبدیل آن به یک جسم رنگ ساز است، که این ترکیب در واکنش با مولکول همتای خود ، رنگ مورد نظر را به وجود می‌آورد. در بعضی از فیلمهای رنگی نظیر کوداکروم (II) ، مولکول همتا در محلول ظهور حل شده و در مجاورت دانه‌های هالید نقره ، با مولکول رنگ ساز ترکیب می‌شود. در برخی دیگر از فیلمهای رنگی مانند کوداکروم ، اکتاکروم ، آننسکوکروم ، مولکولهای همتا به طور یکنواخت در لایه‌های امولسیونی توزیع شده و در آن جسم رنگی مورد نظر را تشکیل می‌دهند.

ظاهر کننده‌های رنگی عموما از نوع آمین‌های جانشین شده‌اند. برای تولید رنگ سیان در فرآیند ظهور ، یک ترکیب فنولی مانند آلفا نفتول به صورت یک همتا عمل می‌کند. به منظور تغییر میزان حلالیت و افزایش سرعت ظهور ، در ساختار ظاهر کننده‌ها تغییراتی توسط متخصصهای ظهور فیلم داده می‌شود. مشکلی که در اینجا وجود دارد این است که مواد به کار رفته در محلول ظهور ، ممکن است برای بیشتر افراد حساسیت‌زا بوده و موجب بروز تورم در پوست دست آنها شود. از این رو ، همواره کوشش شده است با ایجاد تغییرات مناسب ، از میزان سمیّت و حساسیت‌زایی این محلول ظهور فیلم کاسته شود.

 فرآیند کوداکروم

یک مثال جالب از سیستم عکاسی رنگی که بطور وسیعی به کار برده می‌شود، فرآیند کوداکروم می‌باشد. این فرآیند برگشت پذیر است، یعنی رنگ‌ها بر حسب ارزشهای صحیح آنها تولید می‌شوند و نه برحسب رنگهای مکمل یا منفی آنها. نخستین ماده ظاهر کننده در فرآیند کوداکروم ، یک ظاهر کننده فیلم سیاه و سفید بوده است.

 

عکس فوری

در سال 1947 ادوین.اچ .لند نوآوری خود را در زمینه تولید عکس در یک دقیقه ، اعلام داشت. از آن تاریخ به بعد فرآیند پولاروید برای این منظور جنبه عمومی پیدا کرد. در این فرآیند ، پس از گرفتن عکس ، فیلم پولاروید را به یک قطعه از کاغذ عکاسی تماس داده و بطور همزمان یک آمپول حاوی ماده ظهور و حلال نقره را شکسته و آن را روی فیلم پخش می کنند. وقتی که ماده ظهور دانه‌های‌ها لید نقره در امولسیون فیلم را احیا (حلال نقره) ، با یون‌های نقره ظاهر نشده را جذب کرد. آن را به لبه‌های کاغذ عکاسی منتقل می کند. ماده ظهور در تماس با یون‌های نقره حذف شده ، آن را به نقره آزاد در تصویر مثبت تبدیل می کند.

 تصویر رنگی در یک دقیقه

دوربین پولاروید می‌تواند در یک لحظه تصویر رنگی تولید می‌کند. فرآیندهای شیمیایی مربوط به تولید عکس رنگی شبیه تصاویر بهتر باید تعادل دقیق و ظریفی بین ظاهر کننده‌ها و ترکیبات رنگی برقرار شود. نوری که به فیلم می‌رسد، نخست به لایه امولسیونی حساس به رنگ آبی برخورد می‌کند. بعد از عکس گرفتن عملیات ظاهر کردن فیلم با کشیده شدن آن بر روی یک حلقه دوار و همزمان با شکسته شدن یک لوله محتوی ماده بازی آغاز می‌شود.

 رنگهای پولاکالر تشکیل شده در فیلم منفی در لایه حساس نوری می‌نشینند در صورتی که مولکولهای ظاهر کننده ، در بار توزیع می‌شود و در آنجا ضمن واکنش با تـثبیت کننده‌ها ، رنگهای کامل برای ایجاد یک تصویر مثبت را به وجود می‌آورد.

شیمی عکاسی

تاریخچه و سیر تحولی عکاسی

در سال 1727، "T.H.Schulze" با بعضی از ترکیبات نقره آزمایشهایی انجام داد. در حقیقت او می‌کوشید که تصویر صفحه مشبک را بر روی سطحی که پوشیده از مخلوط گچ ، نقره ، اسید نیتریک و سایر مواد شیمیایی بود، بوجود آورد. او دریافته بود که کلرور نقره ، یکی از مهمترین مواد در عکاسی ، بوسیله نور ، سیاه می‌شود.

در سال 1802 ، "Humphrey Davy" و "T.Wedgewook" ، سعی کردند تصویر سایه واری را با استفاده از نور و روش شولز بوجود آوردند. آنها از محلول نیترات نقره که روی کاغذ مالیده بودند، استفاده کرده ، جهت ثبت تصویر از دوربینی به نام آبسکورا (جعبه تاریک) استفاده کردند. این وسیله ، جعبه بدون منفذ و بسته ای بود که فقط در قسمت جلوی آن ، یک سوراخ کوچک یا یک عدسی ساده قرار داشت که تصویر را روی کاغذ می‌انداخت و این اولین باری بود که با استفاده از عدسی‌ها و فعل انفعالات شیمیایی ، ضبط تصور ممکن شد.

اما تصویر حاصل شده ، به علت آنکه که هنوز نمی‌دانستند چگونه املاح نقره اضافی را برای جلوگیری از سیاه شدن آن از بین ببرند، بعد از گذشت زمان تیره می‌شد. تا اینکه در سال 1837 توسط "J.B.Reade" خاصیت تیوسولفیت سدیم (هیپو) که مواد حساس به نور را در مناطق نور نخورده روی کاغذ زایل می‌ساخت، کشف شد. محلول هیپو با ترکیبات نقره ، ترکیباتی را بوجود می‌آورد که به راحتی در آب حل می‌شد و از روی فیلم و یا کاغذ ، زایل می‌گردید.

اولین عکس رنگی

اولین عکس رنگی نیز در تاریخ 17 مه سال 1861 ، بوسیله Clerk Maxwellدر انجمن سلطنتی انگلستان به نمایش گذاشته شد. البته نمی‌توان گفت که عکس رنگی خوب و ایده آلی ارائه شد، ولی به هر حال با این کار ، فرایند روش رنگی توضیح داده شد. در سال 1870 ، "دکتر مارکس" ، طریقه ساختن امولسیونی را که با استفاده از ژلاتین و مخلوط کردن آن با برومورنقره بدست می‌آمد، معرفی کرد.

صفحات پوشیده از این امولسیون ، برای استفاده در دوربین به دست مصرف کنندگان می‌رسید. امروزه امولسیون تقریبا با همان روش قبلی آماده و مصرف می‌شود.

 فرایندهای عکاسی

فرایندهای انجام شده برای ثبت تصویر در عکاسی ، عبارتند از: نوردهی ، ظهور ، ثبوت ، شستشو.

نوردهی

در نتیجه هدایت نور، خواه به وسیله دوربین عکاسی دلخواه و خواه بوسیله هر دستگاه عملی دیگر ، بر روی سطحی حساس ، تصویری دید آمده و ثبت می‌شود که "تصویر مخفی" نامیده می‌شود. تصویر مخفی ، قابل رویت نبوده و فقط با اعمال روشهای خاص بعدی یعنی عمل ظهور می‌توان آن را قابل رویت ساخت و در حقیقت ، زمانیکه مواد عکاسی (فیلم تخت ، فیلم حلقه‌ای ، کاغذ) در دوربین ، اگراندلسیور یا دستگاه چاپ ، نور می‌بیند، هالوژنهای نقره درون امولسیون آنها به وسیله نور متاثر شده، موجب بروز فعل و انفعالات شیمیایی می‌شود و در نتیجه تصویر مخفی بوجود می‌آورد که بعدها در اثر عمل ظهور قابل رویت می‌شود.

امولسیون‌های عکاسی

خمیر مایه حاصل از پخش یکنواخت هالوژنهای نقره (کلرور نقره یا برمورنقره یا یدورنقره) ژلاتین را "امولسیون عکاسی" می‌نامند. تهیه امولسیون یکی از کارهای دقیق و حساس در عکاسی است و مراحل تولید آن به شرح زیر می‌باشد: معادله شیمیایی که اساس تولید امولسیون عکاسی می‌باشد، عبارت است از:

AgNO₃ + KCl → AgCl + KNO₃

برای تهیه امولسیون به شکل ساده آن ، محلول ده درصد نیترات نقره را به محلولی که شامل ژلاتین و کلرورپتاسیم است، افزوده و آن را به شدت به هم می‌زنند، به این ترتیب ، بلورهای بسیار ریز کلرور نقره (AgCl) به تدریج و به مقدار زیاد بدست می‌آید. سپس امولسیون حاصل را تا میزان مشخصی که معمولا حدود 90 درجه فارینهایت (33 درجه سانتی‌گراد) است، برای چندین ساعت حرارت می‌دهند. طی این عمل بلورهای هالوژن نقره (کلرور نقره) که بسیار ریز و دارای حساسیت کم است در محلول حل شده ، به دانه های بزرگتر تبدیل می‌شوند که این دانه‌ها هم یکنواخت‌تر و هم نسبت به نور حساستر هستند.

کلیه این اعمال فقط با وجود ژلاتین قابل اجراست. برای تکمیل امولسیون ، مواد شیمیایی دیگری نظیر عامل سخت‌کننده جهت جلوگیری از شل شدن و حل شدن امولسیون در مراحل مختلف ظهور ، عامل حساس کننده جهت افزایش حساسیت امولسیون به رنگهای مختلف طیف نور و غیره به آن می‌افزایند.

سپس امولسیون آماده شده برای مصرف ، نسبت به نوع استفاده ای که از آن خواهد شد، روی سطوحی چون شیشه ، فیلم و کاغذ و غیره مالیده و بسته‌بندی می‌شود.

حساسیت هالوژن‌های نقره به نور

اگر در تهیه امولسیون ، به جای کلرورپتاسیم ، برمورپتاسیم بکار برده شود، برمورنقره (AgBr) و یا یدور نقره (AgI) تولید می‌شود که آنها نیز حساس به نور هستند. این سه ترکیب را هالوژنهای نقره می‌نامند که از اجزاء اصلی امولسیونهای مورد مصرف در غالب زمینه‌های عکاسی هستند و حساسیت هالوژنها به نور به ترتیب کلرور ، برمور و یدور نقره افزایش می‌یابد. به این ترتیب که برمورنقره حساس‌تر و یا سریع‌تر از کلرونقره است. در نتیجه می‌توان گفت که امولسیون مورد مصرف در ساختن فیلم‌ها ، بیشتر از برمور نقره و گاهی هم در صد کمی از یدور نقره تشکیل می‌شود.
هالوژنهای نقره فقط قسمتی از طیف نور یعنی طول موجی در حدود 500 میلی میکرون را جذب می‌کنند و با افزودن مواد حساس کننده ، حساسیت امولسیون به نور بیشتر می‌شود. مثلا پاره ای از مواد آلی ، امولسیون را نسبت به اشعه ماوراء بنفش حساس می‌کنند و بعضی از این مواد حتی قادرند حساسیت فیلم را تا طول موجی برابر 1250 میلی میکرون گسترش دهند.

بسیاری از این امولسیون های حساس به اشعه ماوراء بنفش در عکسبرداری هوایی ، ستاره شناسی و سایر تحقیقات علمی و فنی که نیاز به عکسبرداری دارند، حائز اهمیت بسیاری هستند.

فرایند ظهور در عکاسی

فرایندی که طی آن ، در اثر فعل و انفعالات شیمیایی محلولهای ظهور با املاح نقره نورخورده درون امولسیون ، تصویر مخفی به تصویر قابل رویت تبدیل می‌شود، عمل ظهور نامیده می‌شود. تصویر مخفی ، متشکل از بلورهای بسیار ریز نورخورده املاح نقره است و زمانی که در تماس با ظاهر کننده‌ها قرار می‌گیرد، هالوژنهای نقره به نقره آزاد ، احیا شده و از تجمع نقره آزاد ، تصویر شکل می‌گیرد و عامل ظهور نیز اکسید می‌شود.

محلولهای ظهور عکاسی

محلولهای ظهور ، امولسیونهای سیاه _ سفید بسیار متنوعی هستند و می‌توان گفت، برای هر منظوری ، از محلول ظهور خاصی استفاده می‌شود. ولی بطور کلی محلولهای ظهور ، حاوی مواد زیر می‌باشند:

حلال

برای مخلوط کردن مواد شیمیایی مختلف یک فرمول ظهور ، از آب بعنوان حلال استفاده می‌شود، از آن رو که محلول حاصله بتواند در امولسیون ، نفوذ کرده و جذب آن شود. در برخی از مواد خاص ، مثل بعضی از انواع ظاهر کننده‌های غلیظ ، مواد حل کننده دوم و یا سومی نیز لازم است تا مواد شیمیایی به صورت محلول بمانند. ماده ای مثل دی‌اتیلن گلیکول که به عنوان نگهدارنده مواد آلی بکار می‌رود.

عامل ظهور

عوامل ظهور ، ترکیبات شیمیایی پیچیده آلی هستند که وقتی در محلول ظهور حل می‌شوند، دارای قابلیتی می‌شوند که هالوژنهای نقره نورخورده را ظاهر می‌سازند. ولی با هالوژنهای نور نخورده هیچگونه فعل انفعالاتی انجام نمی‌دهند. به عبارت دیگر ، آنها احیا کننده های هستند که الکترونهای لازم جهت احیا شدن یونهای نقره و تبدیل آنها به فلز نقره را آزاد می‌کنند.

بیشتر عوامل ظهور که بطور معمول از آنها استفاده می‌شود، از خانواده بنزن هستند که عبارتند از: هیدروکینون ، اِلون با نام شیمیایی پاراآمینوفنل ، کاتکول (C₄H₄(OH)₄) ، دیانول ، دولمی ( (C₆H₃OH (NH₃Cl₂) ، کودورول (OH , C₆H₄.NH(CH₃COOH) ، آمیدول ، گلیسین ، متول و...

مواد نگهدارنده (محافظ)

عامل نگهدارنده یا محافظ که معمولا سولفیت سدیم (Na₂SO₄ ) است. اکسیداسیون محلول ظهور را متوقف ساخته و از تیره شدن رنگ آن جلوگیری می‌کند. رنگ محلول ظهور اگر چه سرانجام در اثر استفاده تغییر می‌کند، لیکن وجود نگهدارنده در محلول باعث می‌شود که مقدار بیشتری امولسیون نور خورده در محلول ظاهر شده و رنگ آن هم دیرتر تغییر کند.

مواد فعال کننده

در محلولهای خنثی ، بسیاری از عوامل ظهور ، قادر به ظهور املاح هالوژنه نقره نور خورده نیستند. به همین دلیل ، در محلول ظهور از مواد قلیایی مخصوصی استفاده می‌شود تا عوامل ظهور را فعالتر سازند. افزایش فعالیت عامل ظهور با بکار بردن مواد قلیایی مختلف و میزان قدرت و ضعف آن ، کنترل می‌شود. معمولترین فعال کننده‌ها به ترتیب افزایش حالت قلیایی آنها عبارتند از: براکس (Na₂B₄O₇,10H₂O)، کدالک(NaBO₄,4H₂O)و کربنات سدیم (Na₂CO₃) و سود سوزآور (NaOH). سولفیت سدیم که به عنوان نگهدارنده هم مصرف می‌شود، دارای خاصیت قلیایی ضعیفی است و به همین دلیل در پاره ای موارد از ماده قلیایی دیگری استفاده نمی‌شود.

 

مواد مانع شونده (ضد خفگی)

ماده ضد خفگی ، ظهور هالوژنهای نقره نور نخورده را به تاخیر انداخته و یا از آن جلوگیری می‌کند. در حقیقت مانع از آن می‌شود که نقاطی در امولسیون که فاقد تصویر هستند، با ظهورشان سبب خفگی امولسیون شوند و معمولا از برمورپتاسیم بعنوان عامل خفگی استفاده می‌شود. یونهای برم حاصل از یونیزه شدن برمورپتاسیم به سطح بلورهای نقره جذب شده و باعث کاستن اثر محلول ظهور روی هالوژنهای نقره نور نخورده می‌شود و بنابراین از ظهور بی‌مورد آنها جلوگیری و در نتیجه ، حالت خفگی امولسیون هنگام ظهور کاملا از بین می‌رود.

اجزای ترکیبی دیگر

مواد متفرقه دیگری نیز گهگاه جهت مقاصد خاصی به محلول ظهور اضافه می‌شوند:

·  در مواقعی که محلول ظهور در درجه حرارتهای بیش از معمول مورد استفاده قرار گیرد، به آن سولفات سدیم (NaSO₄) اضافه می‌گردد تا از حل شدن ژلاتین در محلول و از هم پاشیدگی امولسیون جلوگیری شود.

·    استفاده از تیوسولفات سدیم (NaCNS) برای از بین بردن و حل کردن جزئی از هالوژنهای نقره.

·  استفاده از ماده شیمیایی ضد کلسیم ، باعث سنگینی آب و ایجاد رسوبهای لجن مانند در محلولهای ظهور و کثیف شدن سطح کاغذ چاپ هنگام ظهور می‌شود.

·    در محلولهای ظهور رنگی نیز از مواد شیمیایی آلی پیچیده ای به نام "کوپلر جفتگر" استفاده می‌شود.

فرایند ثبوت در عکاسی

به دنبال عمل نوردهی ، فقط قسمتهایی از مواد حساس به نور ، تبدیل به تصویر مخفی شده که بعد از مرحله ظهور نمایان می‌شود. بخشی که تحت تاثیر نور قرار نگرفته و در مرحله ظهور تغییری نکرده است، با نور خوردن محدود ، سیاه می‌شود. برای جلوگیری از این امر ، از محلولهای شیمیایی خاصی به نام "حمام ثبوت" استفاده می‌شود. در واقع مقصود از به کار بردن حمام ثبوت این است که هالوژنهای نقره نور نخورده را از امولسیون جدا کرده و بدین وسیله تصویری ثابت و دایمی حاصل می‌شود.

حمام های ثبوت حاوی ترکیبات زیر می‌باشد: تیوسولفات سدیم "هیپو" Na₂S₂O₃,5H₂O و تیوسولفات آمونیوم NH₄)₂S₂O₃ ) برای حل کردن هالوژنهای نقره ، اسید ضعیفی مانند اسید استیک برای خنثی کردن ماده قلیایی که ممکن است از محلول ظهور به محلول ثبوت انتقال یابد، سولفیت سدیم بعنوان ماده نگهدارنده یا محافظ ، زاجها به عنوان سخت کننده امولسیون جهت جلوگیری از بوجود آمدن آسیبهای احتمالی فیزیکی مانند خراش و غیره هنگام شستشو ، بافرها برای ثبت PH محلول.

حل شدن هالوژنهای نقره نور نخورده

تیوسولفات "هیپو" با یونهای نقره ، ترکیب ثابتی را بوجود می‌آورد که این ترکیب از تمرکز یا افزایش تعداد یونهای نقره آزاد به طور موثری در محلول جلوگیری می‌کند. این امر سبب می‌شود که برمورنقره و سایر هالوژنهای نقره ، به تدریج و دائما در محلول حل شده و درنتیجه ، سدیم و آمونیوم موجود در محلول ثبوت ، مانند حلال هالوژنهای نقره عمل کنند.

فرایند شستشو در عکاسی

در فرایند عکاسی ، از آب جهت زدودن مواد شیمیایی که در هر مرحله ، درون امولسیون بوجود می‌آید و به خاطر عدم انتقال آن مواد به مراحل بعدی که سبب آلوده شده آن می‌گردد، استفاده می‌شود. همچنین ، از آب جهت شستشوی نهایی استفاده می‌شود تا مواد شیمیایی باقیمانده در امولسیون از آخرین مرحله آن (مرحله ثبوت) نیز کاملا زایل شده و باعث خرابی تدریجی تصویر نشود.

نگاتیف (تصویر منفی)

تصویری که طی مراحل ذکر شده حاصل می‌شود، کاملا مانند "موضوع" نیست؛ یعنی آنچه که سفید و روشن است در تصویر ، تیره و آنچه تیره و سیاه است در تصویر ، سفید دیده می‌شود. این محصول را تصویر منفی "نگاتیف" می‌نامند که باید با عمل چاپ ، تصویری بدست آورد تا شبیه موضوعی دیده شود که از آن عکسبرداری شده است. (تصویر مثبت)

ظهور مثبت (ریورسال)

فرایند ظهور مثبت ، بوجود آمدن تصویری مثبت و یا به عبارت دیگر ، تصویری مانند موضوع اصلی مورد عکسبرداری می‌شود. از این فرایند در تولید فیلمهای آماتوری عکاسی ، عکسهای مثبت "اسلاید" سیاه - سفید برای استفاده در تلویزیون ، تولید و تکثیر نسخه‌های خطی و نظایر آن در امور گرافیک و طراحی و چاپ و در پاره ای موارد در فیلمهای رنگی سینمایی ، تکثیر و تولید اسلایدهای نمایش و نظایر آن استفاده بسیاری می‌شود.

در فرایند ظهور مثبت ، برگردان (ریورسال) ، تصاویر منفی به طرق خاصی شستوش داده شده و از بین می‌روند و به بقیه مواد حساس نور نخورده ، مجددا تحت شرایطی نور داده شده و به جای آنکه عمل ثبوت روی آنها انجام گیرد، مرحله ظهور ادامه پیدا می‌کند. تصویر نهایی در این صورت شبیه موضوع اصلی خواهد شد.

فرایند ظهور رنگی

طی سال 1879 ، ملاحظه شد که بعضی از عوامل ظاهر کننده عکاسی ، هنگام ظهور تصاویر ، باعث سخت شدن ژلاتین نیز می‌شوند. ضخامت و میزان سخت شدن ژلاتین ، نسبت مستقیمی با مقدار نقره ای که هنگام ظهور مبدل به تصویر قابل رویت می شود، دارد. ژلاتین سخت نشده در قسمتهای بدون تصویر را می‌توان با آب گرمی در حدود 120 درجه فارینهایت شسته و از بین برد. نتیجه و حاصل کار ، به صورت تصویر برجسته ژلاتین به جا می‌ماند. این عمل را "ظهور برجسته" می‌نامند و اهمیت زیادی در برخی از فرایندهای ظهور چاپ رنگی دارد.

در ظهور برجسته ، عمل اکسیداسیون باید آزاد باشد تا در نتیجه ، محلول ، عملیات لازم را روی ژلاتین انجام داده و آن را سخت کند.

تصاویر برجسته ژلاتین تولید شده در عمل ظهور قادرند که نسبت به ضخامت خود ، اگر در محلولهای مناسب قرار گیرند، مقداری رنگ جذب کنند و رنگ جذب شده را به سطح مناسبی که در تماس کامل با خطوط برجسته تصویر قرار می‌گیرد، انتقال دهند.

در ظهور رنگی ، نقره (در امولسیون) به نسبت نوری که به هالوژنهای نقره تابیده شده، آزاد می‌شود و همزمان با آن ، مواد فرعی تولید شده در اثر اکسیداسیون محلول ظهور با جفتگرهای رنگی "کوپلرها" فعل و انفعالاتی انجام می‌دهد و در نتیجه تصویر رنگی به نسبت مقدار نقره آزاد شده حاصل می‌شود. بنابراین ، هنگام عمل ظهور رنگی ، تصویری که حاصل می‌شود متشکل از نقره و مواد رنگی به نسبتی است که نور به هالوژن خورده است.

این نکته لازم به تذکر است که قسمتی از مولکول جفتگرها در به وجود آوردن مواد رنگی و قسمت دیگر آن ، در تولید ماده ای قابل حل و نفوذ به طبقات مختلف امولسیون موثر است. نوع جفتگر و محلول ظهور ، در ثبات رنگ حاصله و حلال بودن آن تاثیر به سزایی دارند. آلفا- نفتول و کلرو- آلفا- نفتول دو نمونه ای از جفتگرهای رنگی هستند.

محلولهای ظهور رنگی

بطور کلی ، یک محلول ظهور رنگی دارای همان ترکیباتی است که یک محلول ظهور سیاه - سفید دارد. ترکیباتی چون عامل ظهور ، فعال کننده ، محافظ و عامل ضد خفگی و غیره. همچنین محلول ظهور دارای ترکیبات اضافی دیگری است، حتی اگر جفتگرهای رنگی در درون امولسیون باشند.

عامل ظهور رنگی

برای ظهور رنگی ، عامل ظهور به خصوصی مورد نیاز است که بتواند به واسطه عمل اکسیداسیون ، با جفتگیرهای رنگی ترکیب شده و تصویر رنگی را بوجود آورد. برای نمونه ، دی متیل- پارا- فنیلن دی آمین و 4- آمینو- ان- اتیل- ان- (بتا متان - سولفونامیدو اتیل)- ام- تولوییدن سسکوسولفات مونوهیدرات را می‌توان نام برد.

عامل تشدید کننده

از الکل بنزیلیک ، جهت تسریع نفوذ عامل ظهور به همه لایه های مختلف امولسیون رنگی استفاده می‌شود و برای حل کردن هالوژنهای نقره از سولفات اتیلن دی‌آمین استفاده می‌شود.

عامل فعال کننده

برای این منظور ، از دو ماده شیمیایی قلیایی ، سود سوزآور و فسفات تری سدیک استفاده می‌شود.

 

عامل نگهدارنده (محافظ)

اگر چه در محلولهای ظهور رنگی از سولفیت سدیم به عنوان ماده محافظ استفاده می‌شود، اما غلظت آن خیلی کمتر از آن است که در محلولهای ظهور سیاه - سفید بکار می‌رود.

عامل ضد خفگی

برومورپتاسیم یا یدورپتاسیم با غلظت کمتر از آنچه که در محلولهای سیاه- سفید بکار می‌رود، به عنوان عامل ضد خفگی به کار برده می شود.

جفتگر کمکی

در بسیاری از ظهورهای رنگی ، کنترل میزان کنتراست رنگها مشکل است. به همین جهت ، ترکیبات خاصی چون اسید سیترازینیک را می‌توان به محلول ظهور افزود تا با برخی از ترکیبات حاصله از اکسیداسیون درون محلول ترکیب شده و ماده بی‌رنگی تولید کند. این عمل ، میزان نقره و رنگهای حاصله از آن را در تصویر کنترل کرده و در نتیجه ، میزان کنتراست تصویر رنگی کنترل می‌شود.

عکاسی

اطلاعات اولیه

بسیاری از ترکیبات شیمیایی وجود دارند که در مقابل نور حساس‌اند، یعنی در برخورد با پرتوهای نورانی تغییر می‌کنند. برخی از این ترکیبات ، به ویژه هالیدهای نقره (مانند کلرید ، برمید ، یدید) می‌توانند تصاویر را بر روی کاغذ عکاسی تثبیت کنند. مجموعه فرایندهایی را که بر پایه این گونه خواص قرار دارند، اصطلاحا عکاسی می‌نامند.

تاریخچه

عکاسی که ما امروزه به آن آشناییم، توسط یک فرد کشف نشده است. بلکه نتیجه تلاش بسیاری از شیمیدان‌ها است. آغاز آن به سال 1727 میلادی برمی‌گردد. در آن سال شولز مشاهده کرد که مخلوطی از نیترات نقره و گچ در مقابل نور تیره می‌شوند. در دهه 1830 یک فرانسوی به نام لویی واگر تصادفا کشف کرد که برای ظهور یک تصویر ، از یک ورقه مس پوشیده شده از نقره که به وسیله بخار ید حساس شده باشد، می‌توان استفاده کرد. این نوع تصویر که به تصویر داگری معروف شد، در نتیجه شستشوی صفحه با محلول غلیظ نمک به دست آمد و حالت تثبیت دائمی داشت، از اواسط قرن نوزدهم جنبه عمومی پیدا کرد.

سیر تحولی و رشد

·    در سال 1839 واگر ضمن بررسی‌های بیشتر دریافت که برای برداشتن هالیدهای نقره نور نامرئی باقیمانده برروی فیلم یا صفحه عکاسی باید از محلول تیوسولفات سدیم استفاده کرد که با نمکهای نقره ، تیوسولفات نقره محلول در آب که قابل شستشو با آب است تولید می‌کند (این واکنش توسط هرشل بیست سال قبل از آن کشف شده بود). فرایند پیشنهادی واگر موجب شد تا بتوان در کمتر از یک دقیقه عکس را ثابت کرد.

·  در سال 1841 یک انگلیسی بنام ویلیام تالبوت استفاده از فرایند تازه‌ای را اعلام کرد. این فرایند شامل تهیه کاغذ حساس در مقابل نور به وسیله یدید نقره است. عکس را بر روی این نوع کاغذ به وسیله اسید گالیک می‌توان ظاهر کرد. تصویر بدست آمده دقیقا برعکس وضعیت شیئی است که از آن به دست می آید (یعنی نواحی روشن آن تیره و نواحی تیره آن روشن ظاهر می‌شود عکس منفی). این تصویر منفی اگر بر روی یک کاغذ حساس عکاسی قرار داده شود و پس از قرار گرفتن در مقابل نور ظا هر شود عکسی مثبت که با وضعیت اولیه شیئی مطابقت دارد (تصویر مثبت) را می‌دهد.

·  با وجود اینکه زمان لازم در فرایند تالبوت کمتر از فرایند داگر است، اما تصاویر به دست آمده چندان واضح نیست. آشکار است که برای رفع این نارسائی باید با روش مناسبی هالیدهای نقره را بر روی یک جسم شفاف تثبیت کرد. این کار در آغاز به وسیله سفیده تخم مرغ بر روی شیشه انجام می‌گرفت و تصویرهایی نسبتا روشن بدست می‌آمد. اما این تصویرها به آسانی آسیب پذیر بود. سر انجام در سال 1871 این مشکل توسط یک عکاس آماتور و فیزیکدان به نام مادوکس بدین صورت از میان برداشته شد که وی امولسیون ژلاتینی از نمکهای نقره را بر روی شیشه یا کاغذ عکاسی تثبیت کرد.

اختراع دوربین کداک

در سال 1887 ایستمن دوربین کداک را نوآوری کرد که در آن یک فیلم پلاستیکی (نیترات سلولز) آغشته به امولسیون ژلاتینی به کار گرفته شده و با آن فیلم می‌توانستند یک صد عکس بگیرند. اما اشکال این کار در آن بود که فیلم را همراه با دوربین می‌بایست به مرکزی که مراحل ظهور و ثبوت عکس در آنجا انجام می‌گرفت، بفرستند. از آن زمان به بعد بود که فن عکاسی وارد مرحله نوینی شد.

مراحل ظهور فیلم

با توجه به اینکه هالیدهای نقره تنها مواد حساس در مقابل نور می‌باشند، از این رو منحصرا از آنها به عنوان تولید کننده موثر تصویر استفاده می‌شود. یک فوتون تنها در برخورد با دانه‌های هالید نقره یک بسته با حداقل چهار اتم نقره تولید می‌کند. میزان این تاثیر در مجاورت یک معرف احیا کننده مناسب (ظاهرکننده) می‌تواند میلیونها بار افزایش یابد. هرچه تعداد اتمهای نقره دریک دانه بیشتر باشد، سرعت واکنش مواد شیمیایی فیلم در تماس با ظاهر کننده‌ها بیشتر می‌شود. این واکنش‌ها در واقع ، احیای یون نقره است. عواملی مانند دما ، غلظت ظاهر کننده ، PH و مجموعه تعداد هسته‌ها در هر دانه ، زمینه ظهور و میزان نقره آزاد ، در امولسیون فیلم نقش دارند.

دوربین عکاسی

در قرنهای 11 تا 16 بشر از یک اتاقک تاریک (دوربین اولیه) بعنوان چیزی شبیه به دوربین استفاده می‌کرد. برای این منظور اتاق مکعب مستطیل کوچکی را که هرگز نوری به درون آن راه نمی‌یافت، آماده می‌کردند، در وجه جلوی آن سوراخی به قطر تقریبی یک میلیمتر ایجاد می‌کردند، بدین ترتیب تصاویر صحنه‌های خارج از اتاق را روی دیوار یا پرده در وجه مقابل سوراخ در داخل اتاق منعکس می‌نمودند. البته این عمل بیشتر برای نمایش و سرگرمی بود و هرگز کار عکاسی را انجام نمی‌داد.

نحوه کار دوربینهای اولیه

در سال 1568 دانیلو باربارو این اتاقک تاریک را با یک عدسی و یک دریچه قابل تغییر مجهز نمود. بدین وسیله می‌توانست تصاویر را واضحتر به درون اتاق منعکس کند. در سال 1802 توماس وج وود و همچنین همفری دیوی با استفاده از کاغذ مخصوص تصاویر غیر ثابتی بدست آوردند. این کاغذ آغشته به محلولی بود که هرگاه در برابر نور آفتاب قرار می‌گرفت، رنگ اصلی خود را از دست می‌داد و به کلی سیاه می‌شد. آنگاه چون بر روی این کاغذ تصویر یا جسمی را قرار می‌دادند، قسمتهایی که از تابش نور مصون مانده بود، به رنگ خود باقی می‌ماند و اما سایر قسمتهای کاغذ سیاه می‌شد.

بدینگونه شبح نوری از اجسام بر روی آن کاغذ عکاسی می‌شد. با این روش تصویری بدست می‌آمد که آن نیز به مجرد نور دیدن ، رنگ خود را از دست می‌داد و کاغذ یکپارچه سیاه می‌شد.

سیر تحولی و رشد

در سال 1816 جوزف نییپس با یک جعبه جواهرات یک دوربین بسیار ابتدایی ساخت و آن را با ذره بین ، میکروسکوپ نوری مجهز نمود. با این دستگاه او می‌توانست فقط عکسهای منفی بردارد.

 سرانجام ویلیام تالبوت نخستین کسی بود که توانست عکسهای مثبت هم بردارد، عکسهایی که ثابت و دائمی هم باقی می‌ماندند. این رویداد در سال 1835 رخ داد. در سالهای بعد دوربینهای پیشرفته‌ای به بازار عرضه شده و می‌شود.

ساختمان دوربین عکاسی

 

دوربین عکاسی از یک اتاقک تاریک تشکیل شده که بر جدارهای آن یک عدسی محدب با فاصله کانونی ثابت قرار دارد. در جدار مقابل این عدسی فیلم و بین فیلم و عدسی دیافراگم وجود دارد. علاوه بر این دوربین به دستگاه تنظیم فاصله (مسافت یاب نوری)، شاتر یا بندان ، نورسنج (طیف سنج نوری) و منظره یاب مجهز است.

طرز کار دوربین عکاسی

در هنگام عکسبرداری عدسی دوربین را جلو و عقب می‌بریم تا آنکه در منظره یاب تصویر واضحی از جسم مورد نظر دیده شود. در این حالت تصویری حقیقی و معکوس می‌تواند روی فیلم تشکیل شود که با فشار دکمه دیافراگم باز می‌شود و نور در مدت مشخص به فیلم می‌رسد و تصویر جسم را روی آن بوجود می‌آورد.

  فیلم عکاسی

فیلم عکاسی به گونه خاصی تهیه شده است یعنی آنکه مواد شیمیایی خاصی در بر دارد که نور می‌تواند بر آنها اثر بگذارد و تصویر خارجی بر آن نقش ببندد. یکی از بهترین روشهای عکسبرداری (نورنگاری) ، آشکارسازی تابش بوسیله دانه‌های املاح هالوژنی نقره است. چرا که برای حساس کردن یک بلور هالوژنی نقره تنها چند فوتون کافی است. پس از آنکه یک فیلم نور دهی شد، مقدار تیرگی حاصل در یک خاص به عوامل زیر بستگی دارد:

1.       تابندگی به منظور نور دهی

2.       طول موج تابش

3.       مدت زمان نور دهی

4.       شرایط ظهور فیلم

مکانیزم ضبط تصویر روی فیلم

انرژی لازم برای تبدیل برومور نقره یا یدور نقره به نقره عنصری از ماده شیمیایی مورد استفاده در فرآیند ظهور فراهم می‌شود. پیش از ظهور اطلاعات بصورت یک تصویر نهان به شکل دانه‌های حساس شده روی شیشه یا فیلم ذخیره شده است. از ظاهر کردن فیلم یک تصویر منفی( نگاتیو) بدست می‌آید. نگاتیو یعنی خلاف آنچه در صاحب تصویر دیده می‌شود. پس بنابراین قسمتهای روشن صاحب تصویر بر روی فیلم تیره می‌افتد و برعکس قسمتهای تیره آن بصورت روشن نقش می‌بندد.

چون دانه‌های املاح هالوژنی نقره به تنهایی فقط به نور آبی و نور فرا بنفش نزدیک حساسند، باید مواد رنگی یا رنگیزه‌هایی به آنها افزوده شود تا تابش بخشهای دیگر بیناب را جذب کنند و برای حساس کردن دانه‌ها ، مسیر فراهم آورند. فیلمهای فرو سرخ هم موجودند، ولی باید با مراقبت ویژه نگهداری شوند. چون به سبب حساسیت به گرما خیلی زود آسیب می‌بینند.

چاپ عکس

در مرحله چاپ فیلم ، عکس مثبت ( پوزیتیو) بدست می‌آید. پوزیتیو یعنی تصویری که درست مانند خود صاحب تصویر است. برای تهیه عکس مثبت ، فیلم را بر روی کاغذ مخصوصی قرار داده ، سپس از روی آن نوری را عبور می‌دهند. در نتیجه قسمتهای تیره فیلم بر روی کاغذ ، روشن و قسمتهای روشن آن نیز تیره چاپ می‌شود. چنین تصویری درست مطابق همان شخص یا چیزی است که قبلا با دوربین عکس آنها را بصورت نگاتیو برداشته بودیم.

مراحل ظهور فیلم

اطلاعات اولیه

با توجه به اینکه هالیدهای نقره تنها مواد حساس در مقابل نور می‌باشند، از این رو منحصرا از آنها به عنوان تولید کنندة موثر تصویر استفاده می‌شود. یک فوتون تنها در برخورد با دانه‌های هالید نقره یک بسته با حداقل چهار اتم نقره تولید می‌کند. عواملی مانند دما ، غلظت ظاهر کننده ، PH و مجموعة تعداد هسته‌ها در هر دانه ، زمینه ظهور و میزان نقره آزاد ، در امولسیون فیلم نقش دارند. مواد ظاهر کننده علاوه بر اینکه یونهای نقره را به اتم نقره تبدیل می‌کنند، باید به اندازه‌ای انتخابی عمل کنند که موجب احیای آن قسمت از فیلم نور ندیده نشوند.

مواد ظاهر کننده

بیشتر ظا‌هرکننده‌های سیاه و سفید در عکاسی مجموعه‌ای از هیدروکینون و متول یا هیدروکینون و فنیدون است. یک ظاهر کننده معمولا حاوی یک یا دو معرف ظا هر کننده ، یک محافظت کننده برای جلوگیری از اکسیداسیون محلول ظهور در هوا و یک تامپون قلیایی برای جلوگیری از انجام واکنشهای غیر ضروری است. هیدروکینون به صورت ظاهر کننده عمل کرده به کینون تبدیل می‌شود و به ازای هر دو یون نقره‌ای که احیا می‌شود. دو پرتون نیز حاصل می‌شود.

چون فرایند فوق برگشت پذیر است. بنابراین حضور دو پرتون و کینون مانعی در فرایند ظهور ایجاد می‌کند. برای بر طرف کردن این مشکل از سولفیت سدیم استفاده می‌شود، چون سولفیت سدیم با کینون واکنش می‌دهد و امکان تبدیل کینون به هیدروکینون را از بین می‌برد. آنیون هیدروکسید حاصل پروتونهای موجود را در محیط خنثی می‌کند.

تهیه محلول ظهور

برای تهیه محلول ظهور فیلم سیاه و سفید به ترتیب زیر عمل می‌شود:

2 گرم متول ، 5 گرم هیدروکینون ، 100 گرم سولفیت سدیم ، 2 گرم بوراکس ( ) را در 75 میلی لیتر آب مقطر در دمای 50 درجه سانتیگراد حل کرده و پس از سرد کردن حجم آن را با آب مقطر به 100 میلی لیتر می‌رسانیم. وجود بوراکس در محلول تامپون اسید بوریک و آنیون بورات را تولید می‌کند که از تغییرات PH جلوگیری می‌کند.

اگر فرایند ظهور در زمان طولانی یا در دمای بالا انجام گیرد، پدیده تار شدن روی می‌دهد که در نتیجه آن فیلم منفی خراب می‌شود. از آنجایی که افزایش دما موجب ظاهر شدن سریع فیلم می‌شود. دمای حمام ظهور باید دقیقا توسط عکاس کنترل شود. فرایند ظهور معمولا به وسیلة حمام متوقف کننده خاتمه می‌یابد. حمام متوقف کننده حاوی یک اسید ضعیف نظیر اسید استیک است که موجب کاهش PH و در نتیجه کاهش غلظت یونهای و متوقف شدن واکنش تبدیل هیدروکینون به کینون می‌شود.

 ثبوت فیلم

یکی از مشکلاتی که از آغاز پیدایش فن عکاسی مطرح بود مسئله ثبوت فیلم بود. اگر شدت برخورد نور با فیلم طوری باشد که فقط در نقاط برخورد نقره آزاد شود و در بقیه قسمتهای فیلم منفی هالید نقره دست نخورده باقی بماند. این هالید نقره در هر لحظه‌ای که فیلم در معرض نور قرار گیرد، تجزیه می‌شود. در نتیجه هر معرف احیا کننده‌ای در تماس با فیلم موجب تار شدن آن می‌شود. برای حل این مشکل باید ماده مناسبی پیدا کرد که بتواند هالید‌های نقره احیا نشده را حذف کند.

مناسب ترین و متداول‌ترین ماده برای این کار در عکاسی سیاه و سفید یون سولفات ( ) است، زیرا با یونهای نقره موجود در آب ترکیب کمپلکس بسیار پایداری را به وجود می‌آورد. پس از اینکه عمل ثبوت فیلم کامل شد به منظور حذف مقدار کمی از تیوسولفات باقیمانده در امولسون ، باید فیلم را به اندازه کافی با آب شستشو داد. در غیر این صورت یون تیوسولفات تجزیه و گوگرد آزاد می‌شود که می‌تواند با نقره ترکیب شده و سولفید نقره (سیاه رنگ) را بوجود آورد و موجب پایین آوردن کیفیت عکس شود.

نمونه سوال عکاسی

1-	محورهای اصلی در همه دوربین‌ها چه می‌باشد؟
الف) اتاقک تاریک، مسدود کننده، دیافراگم ¨			ب) نور، سطوح حساس به نور، دوربین عکاسی¨
ج) سطوح حساس به نور، دوربین دیجیتال پیشرفته، نورپردازی ¨			د) قطر روزنه اتاقک تاریک، مسدود کننده کانونی، دوربین عکاسی¨
2-	ساختمان دوربین عکاسی از چه اجزایی تشکیل شده است؟
الف) اتاقک تاریک، دیافراگم، مسدود کننده، نورسنج ¨		ب) مسدود کننده کانونی، مسدود کننده مرکزی، دیافراگم، عدسی¨
ج) اتاقک تاریک، عدسی محدب، مسدود کنند، نورسنج ¨		د) دیافراگم، عدسی مقعر، نورسنج، میکرو آمپرمتر و باطری¨
3-	تفاوت مسدود کننده‌های نوع مرکزی و کانونی چیست؟
الف) مسدود کننده کانونی در بدنه دوربین، نزدیک به فیلم و حرکتی عمودی-افقی دارد و با مسدود کننده مرکزی می‌توان در هرسرعتی عکاسی کرد. ¨
ب) مسدود کننده مرکزی تیغه‌ای، متحدالمرکز و در داخل لنز قرار دارد ولی مسدودکننده کانونی دارای حرکتی بالا به پایین داشته و در هر سرعتی قابل عکاسی می‌باشد. ¨
ج) مسدود کننده مرکزی با حرکتی متحدالمرکز در داخل لنز و نزدیک به دیافراگم قراردارد در حالیکه مسدود کننده کانونی نزدیک به فیلم در بدنه دوربین قرارداشته و حرکتی عمودی-افقی دارد.¨
د) مسدود کننده کانونی در موقع تعویض لنز مانع رسیدن نور به فیلم می‌شود درحالیکه در مسدود کننده مرکزی فیلم با سرعت دوربین نور می‌بیند¨
4-	وظیفه نور سنج چیست و از چه اجزایی تشکیل شده است؟
الف) اشعه‌های نورانی منعکس شده از اجسام را متمرکز کرده و شامل اتاقک تاریک، دیافراگم و مسدود کننده می‌باشد. ¨
ب) بین سرعت شاتر و دهانه‌ی کاملا باز دیافراگم تعادل ایجاد کرده و نوردهی را کنترل می‌کند و شامل دریچه تنظیم نور می‌باشد. ¨
ج) نور و زمان نوردهی را تنظیم می‌کند و شامل سطوح حساس به نور و دوربین عکاسی می‌باشد.¨
د) بین سرعت شاتر و دهانه دیافراگم تعادل ایجاد کرده و شامل سلول حساس به نور، مقاومت متغیر و آمپرمتر می‌باشد.¨
5-	در نورسنجی‌ها چه زمانی عکس تیره می‌شود؟
الف) سرعت شاتر، از مقدار توصیه شده نورسنج زیادتر شود ¨				ب) ضعیف شدن باطری نورسنج¨
ج) باز شدن دیافراگم بیش از اندازه لازم¨				د) هیچکدام¨
6-	مشخصات لنز چیست؟
الف) جنس شیشه، مواد پدید آورنده عدسی، طرز ساخت¨				ب) قدرت روشنایی، فاصله کانونی، نام کارخانه سازنده¨
ج) قطر، میزان شفافیت و کدر بودن سطح ¨				د) فاصله کانونی عدسی و شیشه لنر ¨
7-	برای از بین بردن معایب لنزها چه باید کرد؟
الف) تمیز نگه‌داشتن لنزها¨				ب) ترکیب چندین عدسی و انعکاس برگشت نور¨
ج) کم کردن فاصله کانونی ¨				د) هیچ کدام ¨

 

 

8-	انواع منظره یاب‌ها را نام ببرید؟
الف) دو لنز انعکاسی، چشمی¨				ب) مستقیم، انعکاسی، تک لنز انعکاسی¨
ج) غیر مستقیم،  انعکاسی، تک لنز انعکاسی¨				د) تک لنز انعکاسی، مستقیم، دو لنز انعکاسی ¨
9-	انواع لنز کدامند؟
الف) نرمال، واید_انگل، فیش‌آی، تله_فتو، سوپر تله_فتو¨				ب) تک لنز انعکاسی، دو لنز انعکاسی ¨
ج) لنز با فاصله کانونی مشخص، لنز با فاصله کانونی کوتاه شده¨				د) زوم، ماکرو، تک لنز انعکاسی ¨
10-	لنز زاویه باز در چه عکس‌هایی کاربرد دارد؟
الف) پرندگان، حیوانات وحشی و جزییات نقوش بناهای تاریخی¨				ب) ورزشی و از فواصل دور¨
ج) ساختمان‌های بزرگ، سالن‌ها و تجمع‌ها¨				د) خبری، سمینارها و مجالس ¨
11-	چه لنزهایی فاقد دیافراگم و با قدرت نزدیک‌نمایی قوی بوده و لرزش دست در آن‌ها تاثیرگذار است؟
الف) نرمال ¨				ب) واید_انگل ¨
ج) فیش_آی ¨				د) آیینه‌ای ¨
12-	مورد استفاده لنز ماکرو؟
الف) عکاسی از مجالس و مراسم ¨				ب) عکاسی از فواصل نزدیک ¨
ج) عکاسی از فواصل دور و ورزشی ¨				د) عکاسی از نقوش و بناهای تاریخی ¨
13-	دوربین‌های دیجیتال چند دسته‌اند؟
الف) قطع متوسط و کوچک¨				ب)تخت و قطع متوسط ¨
ج) اتوماتیک و اپتیکال¨				د) اپتیکال و فانوسی ¨
14-	ویژگی منظره‌یاب اپتیکال چیست؟
الف) یک لنز به موازات لنز اصلی وجود دارد. ¨				ب) نمای سوژه به صورت الکترونیکی نمایش داده می‌شود ¨
ج) آنچه که عکس‌برداری می‌شود در منظره‌یاب رویت می‌شود ¨				د) تمام موارد ¨
15-	انواع فیلم‌های عکاسی از نظر حساسیت به رنگ کدامند؟
الف) ASA، DIN، ISO ¨				ب) حساسیت به رنگ و حساسیت به نور¨
ج) پانکروماتیک، ارتوکروماتیک، مونو کروماتیک ¨				د) هیچکدام ¨
16-	تجهیزات تاریکخانه کدامند؟
الف) آکراندیسور، لامپ مخصوص تاریکخانه، لنز، کاش فیلم¨				ب) انبر کاغذ، میزکار، قیچی، فانوسی قابل ارتجاع¨
ج) دستگیره‌های واضح‌سازی، وسایل تنظیم نور، توقف و ثبت ظهور¨				د) کاش کاغذ، آکراندیسور، تشتک‌های مجزا، خشک کن کاغذ ¨
17-		عوامل موثر برای ظهور فیلم کدامند؟
الف) دمای داروی ظهور، نوع فیلم، نوع دارو ¨					ب) نوع فیلم، حساسیت فیلم، شستشوی به موقع ¨
ج) ظهور، ثبوت، شستشو ¨					د) هیچکدام ¨
18-		منظره‌یاب‌های انعکاسی چند دسته‌اند؟
الف) مستقیم و غیر مستقیم ¨					ب) دو لنز و تک لنز ¨
ج) کانونی و تیغه‌ای ¨					د) دو لنز و کانونی ¨
19-		ویژگی لنز تله_فتو چیست؟
الف) فاصله کانونی کم و وسعت زاویه دید زیاد¨					ب) فاصله کانونی زیاد و زاویه دید تنگ ¨
ج) فاصله کانونی کم و قدرت نزدیک‌نمایی قوی ¨					د)  فاصله کانونی زیاد و قدرت نزدیک‌نمایی قوی ¨
20-		ویژگی زاویه دید لنز نرمال چیست؟
الف) دارای زاویه دید وسیع ¨					ب) دارای زاویه دید نیم‌دایره‌ای ¨
ج)  دارای زاویه دید 45 درجه ¨					د) دارای زاویه دید کمتر از لنز زاویه باز ¨
21-			چه عواملی تعیین کننده کادر هستند؟
الف) زاویه دید بالا، زاویه دید پایین ¨						ب) عوامل هدایت کننده چشم ¨
ج) موضوع ¨						د) ب و ج ¨
22-			کاربرد زاویه دید از پایین چیست ؟
الف) باعث اغراق در تصویر و ایجاد ابهّت و عظمت ¨						ب) باعث ایجاد حالت طبیعی و مورد استفاده در عکاسی پرتره ¨
ج) ایجاد حقارت و کوچکی در تصویر¨						د) الف و ج  ¨
23-			برای رعایت فاصله عکس با چشم چه نکاتی را باید رعایت کرد؟
الف) نورپردازی مناسب، فلاش‌های پیشرفته، زاویه دید ¨						ب) پایه‌ها، خطای دید، حرکت چشم ¨
ج) عوامل هدایت کننده چشم، حرکت هماهنگ دست و چشم ¨						د) حرکت چشم، احساس کل،‌ خطای دید ¨
24-		مثلث دیدگانی چیست؟
الف) خطوط و سطوح متعدد را منظم در کنار یکدیگر چیدن ¨						ب) قراردادن حداقل سه نقطه در یک ردیف و برای ایجاد نظم ¨
ج) درنظر گرفتن سه نقطه روی سطح به عنوان سه راس مثلث ¨						د) ب و ج ¨
25-		ایجاد سه نقطه در یک ردیف را چه گویند؟
الف) خط دیدگانی ¨						ب) مثلث دیدگانی ¨
ج) هم جواری سه نقطه ¨						د) هیچ کدام ¨
26-		انواع شکل نقطه‌ای به چه صورت است؟
الف) مثلث دیدگانی، خط دیدگانی، نقطه بی تعادل ¨						ب) خوب دیدن، کادر طلایی، تضاد سطوح ¨
ج) دو نقطه در روی یک سطح، نقطه تعادل ¨						د) هم‌جواری دو نقطه، نقطه‌های بی‌تعادل ¨
27-		کادر طلایی چیست ؟
الف) طول و عرض کادر دارای تناسب هندسی موزونی باشند ¨						ب) طول و عرض کادر با سلیقه و انرژی بیانگر احساس باشد¨
ج) طول و عرض کادر بیانگر صراحت و دقت نظر باشد ¨						د) هیچ‌کدام ¨

 

28-	رنگ‌های مهم عکاسی کدامند؟
الف)  قرمز، آبی، زرد¨		ب) قرمز، زرد، سبز ¨
ج) بنفش، سیاه ¨		د) ب و ج ¨
29-	کدام عبارت صحیح است؟
الف) در عکاسی از انسان، فقط چهره مد نظر است ¨		ب) در عکس از طبیعت، تابش مایل نور خوشید اهمیت دارد. ¨
ج) در عکس از انسان، انتخاب کادر عمودی حائز اهمیت است  ¨		د) ب و ج¨
30-	وضوح تصویر به چه عواملی بستگی دارد؟
الف) نوع لنز، قطر دیافراگم، تنظیم فاصله ¨		ب) نور سنجی دستی، لنز پیشرفته و حرفه‌ای و فاصله کانونی ¨
ج) انواع فیلتر، انواع لنز، دیافراگم بسته ¨		د) ج و ب  ¨

درباره کادر بندی در عکاسی

محمد مهدی تدین موغاری دبیر برگزاری اولین مسابقه ونمایشگاه عکس تجسم بصیرت:

محمدمهدی تدین موغاری توسط دکتر حسینی وزیر فرهنگ وارشاداسلامی به عنوان دبیر برگزاری اولین دوره مسابقات عکس تجسم بصیرت منسوب شد.