Światło widzialne i niewidzialne
W dużym skrócie, w dużym uproszczeniu, światło to takie typowe 2 w 1, światło to fala, światło to cząstki. Ludzkie oko widzi tylko fragment światła, z zakresu 380 do 780 nm, jest to tzw. widzialny zakres światła i w zasadzie tylko tym się będziemy dalej zajmować. Oczywiście, cyfrowe aparaty są zdolne do rejestrowania podczerwieni (jeśli nie mają wbudowanych filtrów, a większość ma), z drugiej strony zakresu jest ultrafiolet, który w przypadku klisz miał znaczenie (stąd popularność filtrów UV) ale w fotografii cyfrowej możemy go pominąć. Zatem światło widzialne – czym się charakteryzuje takie światło? Na chłopski rozum – bywa jaśniejsze, bywa ciemniejsze, ma jakiś kolor, może też mieć inne właściwości, których gołym okiem nie widać, a z których korzystasz codziennie, np. czytając ten artykuł (no, chyba że masz ekran OLED, chociaż i w tym wypadku czasami stosuje się polaryzację).
Kolor i źródła światła
O ile zrozumienie jasności nie jest wyzwaniem, o tyle zrozumienie koloru już jak najbardziej może stanowić wyzwanie – oczywiście nie będziemy się zastanawiać czy indygo to fioletowy, będziemy się zastanawiać nad długością fali i takie tam… Skoro nastawiamy się na światło widzialne, to dobrnęliśmy do momentu, w którym należy wspomnieć o źródłach światła, te zaś dzielimy na naturalne i sztuczne. Naturalnym nazwiemy światło pochodzące z gwiazd (tak generalnie, to interesuje nas tylko jedna, najbliższa gwiazda), ognia, wyładowań atmosferycznych czy chociażby od organizmów żywych emitujących je, sztuczne źródła to żarówki, świetlówki, lasery, LEDy, OLEDy itp..
Praktycznie dowolna materia rozgrzana do odpowiedniej temperatury będzie świecić z zakresie widzialnym. Zacznijmy od największych źródeł – od Słońca, którego temperatura na powierzchni wynosi coś koło 5778 K (mam taki chiński pirometr, świetnie się sprawdza) i takie światło uznamy za białe (po przejściu przez atmosferę ziemską trochę niebieskiego światła się rozprasza, dlatego niebo jest niebieskie a Słońce wydaje się nam żółte, chociaż w zasadzie chyba jest zielono-żółte). Dla odmiany Syriusz ma 9940 K (i jest niebieski) a Betelgeza 3500 K (i jest pomarańczowa). Aha – zapamiętajmy raz na zawsze: pięć tysięcy siedemset siedemdziesiąt osiem Kelwinów, nie „stopni Kelwina”. Ten akapit, chociaż nie każdy to widzi, zawiera bardzo istotne informacje – o balansie bieli (który nieprzypadkowo jest ustawiany w aparacie w Kelwinach).
Rozszczepienie
Podobno dla większości humanistów okładka płyty „The Dark Side of The Moon” zespołu Pink Floyd to „tęcza wychodząca z trójkąta”, a to nic innego jak rozszczepienie białego widzialnego światła na poszczególne składowe.
Płyta The Dark Side of the Moon zespołu Pink Floyd niby pesymistycznej barwy, pełna rojeń, strachu i szaleństwa muzyków, po bytach których [przyp. red.: tych muzyków z przed przecinka] też przetoczył się egzystencjalny kamień, w rzeczy samej opowiada o spójności i porządku. Dziewięć utworów reprezentuje sobą pewien logiczny porządek, deklarację, koncept. Kreatywną wizję wszechświata. Dla jednostki pozorność, trwoga, strach jest w pewnym aspekcie wynikiem braku wiedzy o nas samych. Wszechświat nie ukrywa swych atrybutów przed ludzkością. To my nie jesteśmy jeszcze w stanie ich zobaczyć i zrozumieć…
– Szwagier Andrzej
Możemy przyjąć, że światło słoneczne tak właśnie wygląda, czyli jest mieszaniną „wszystkich kolorów”. Inne źródła światła białego wyglądają podobnie, chociaż mogą nie mieć takiego ciągłego widma jak światło słoneczne (wydają się nam białe, ale nie maja wszystkich kolorów).
Nawiasem mówiąc, tęcza, to rozszczepione światło słoneczne na kroplach wody. Takie rozszczepione światło (białe) niezależnie od tego czy rozszczepiamy je na pryzmacie, czy kroplach wody, zawsze będzie się rozszczepiało na te same kolory i w tej samej kolejności. Sztuczką do ich zapamiętania jest komiksowa postać Roy G. Bivolo, która po raz pierwszy pojawiła się w komiksie Flash. Owa postać miała ksywkę Prism a potem Rainbow Raider. Roy G. Biv, czyli red, orange, yellow, green, blue, indigo oraz violet…
Ciągłość widma
Ale, ale, jakbyśmy mieli tylko ciągłe widmo, to by nie było problemu, niestety nie mamy. Źródła światła mają to do siebie, że promieniują w wybranych zakresach widmowych i tak jak napisałem, nam się mogą wydawać białe, możemy nie widzieć na pierwszy rzut oka różnicy, ale ona jest. Świetnym przykładem będą obecnie najpopularniejsze źródła światła sztucznego, czyli żarówki (te przeżywają renesans) które mają zazwyczaj miłą, ciepłą barwę, ale… do fotografowania to się nie nadają (nie mówię, że zdjęcia się nie da zrobić, bo się da, nawet z fajnym klimatem), świetlówki, których widmo barwowe jest poszarpane (da się zrobić świetlówki, które minimalizują ten problem, ale to kosztuje, a na co dzień „nie widać różnicy”) a samo światło migocze dużo bardziej niż żarówka, LEDy, które radzą sobie coraz lepiej. Wskaźnikiem, który nam nieco mówi o pokryciu barwami jest CRI. Na opakowaniu źródła światła znajdziemy (o ile jest się czym chwalić) wskaźnik CRI, jeśli wynosi ok 40, to jest źle, jeśli 95+ to jest dobrze (jest to po prostu procentowe pokrycie widma). Oczywiście może się okazać, że źródło światła z CRI 95 ma „dziurę” akurat w zakresie, który nam potrzebny – najgorzej…
Tylko po co nam to całe widmo?! Już tłumaczę… Kiedy patrzysz na marchewkę, spodziewasz się, że zobaczysz pomarańczowy korzeń z zieloną czupryną. Uprośćmy sobie sprawę i przyjmijmy, że innych kolorów marchewka nie ma – pomarańczowy i zielony. Jeśli oświetlimy ją światłem słonecznym, to zobaczymy pomarańczowy korzeń i zieloną natkę, bo te kolory zostały odbite, a reszta światła została pochłonięta przez marchewkę. Co się z nim stało? Zamieniło się na inny rodzaj energii, np. cieplną. Czarne przedmioty pochłaniają całe światło jakie na nie pada (to taki skrót myślowy), więc całe zamienia się na ciepło, białe odbijają całe światło, więc są w tych samych warunkach wyraźnie chłodniejsze (oczywiście znów w uproszczeniu). Wracamy do marchewki – bierzemy świetlówkę, która ma braki w widmie właśnie gdzieś koło pomarańczowego, z reguły nie ma braków w okolicach zielonego. Świecimy i… natka jest nadal zielona, ale korzeń… jakiś taki ciemny, brudny… Jeśli użyjemy światła, które nie ma w sobie danego koloru, to przedmiot nam tego koloru nie odbije! Kolory przedmiotów (niebędących źródłem światła) wynikają z tego, co dany przedmiot pochłania, co odbija i w jakim świetle go oglądamy – dlatego właśnie kupując w sklepie jakieś tkaniny warto obejrzeć je „przy oknie”, z tego samego powodu w sklepach na dziale warzywno-owocowym jest zupełnie inne oświetlenie, niż w pozostałej części sklepu. Owoce muszą mieć piękne kolory, inaczej będą wyglądać na zepsute, nieświeże. Wiadomo, że jak coś się robi brązowo-zielono-bure, to już jest źle – a jakby tak oświetlać warzywa i owoce światłem bez takich kolorów? 😉
“There is no dark side of the moon, really. As a matter of fact it’s all dark.” – A może my nie potrafimy zobaczyć wszystkich kolorów księżyca…
– Szwagier Andrzej
Dobra, czyli wiemy że światło może być jaśniejsze, ciemniejsze, może mieć jakiś kolor lub kolory, może mieć też dominującą barwę (ciepłe/zimne) którą określa się na podstawie porównania do promieniowania ciała doskonale czarnego rozgrzanego do iluśtam Kelwinów (Rozkład Plancka, prawo Wiena i Stefana-Boltzmanna).
Podobno facebook polaryzuje społeczeństwo
Potem masz wśród znajomych zagorzałych zwolenników danej opcji oraz jej przeciwników. Dyskusje o wyższości świąt Wielkanocnych nad Bożym Narodzeniem. Fanów partii politycznej i ich wrogów… Albo jesteś za tą opcją, albo przeciw… To właśnie jest polaryzacja. Podobnie rzecz się ma ze światłem. Normalnie, światło pochodzące z naturalnego źródła rzadko bywa spolaryzowane, raczej jest ono chaotyczne, znajdziesz tam wszystkie opcje, z każdej po trochu. Istnieją jednak takie zjawiska, które powodują polaryzację światła, np. jednym z nich jest odbicie światła od niemetalicznej powierzchni. Światło słoneczne odbite od wilgotnego asfaltu się pięknie polaryzuje (nie 100% tego światła, ale jednak wiele) – wystarczy używać okularów polaryzacyjnych, by słoneczne dni za kierownicą przestały być koszmarem (naprawdę polecam). Czy przyda nam się polaryzacja w fotografii? Jeszcze jak! Ale to już temat na jeden z najbliższych wpisów.
Koniec problemów ze światłem?
Pewnie, że nie koniec, ale już takie zagadnienia jak lasery i ich koherentność możemy sobie darować… To co tutaj mamy to podstawia i punkt wyjścia do następnych wpisów, także… stay tuned!
Ciekawostka
Płyta The Dark Side of The Moon miała swoją premierę 1 marca, dokładnie jak ten wpis, tylko że w 1973 roku! To jest prawie 50 lat temu, a treść jakby ciągle aktualna.