Fotografia analgica

Universidade Federal do Rio Grande do SulInstituto de Fsica / Programa de Ps-Graduao em Ensino de FsicaMestrando Patrese VieiraPorto Alegre, junho de 2013

A ptica e a Fotografia AnalgicaO Legado de EuclidesUma das caractersticas mais importantes acerca da luz foi atribuda por Euclides (325 a.C. - 265 a.C.), importante matemtico da Grcia Clssica.

Conhecido por suas contribuies Geometria, resolveu utiliz-la na ptica, resultando na hoje chamada ptica Geomtrica, que basicamente estuda a formao de imagens, principalmente por meio de espelhos e de lentes.Euclides postulou que a luz se movia em linha reta, assim ela poderia ser representada graficamente dessa forma, posteriormente batizada como raio luminoso.

Devido criao do conceito de raio luminoso Euclides conseguiu descrever a formao de imagens em espelhos, utilizando para tal uma verso preliminar da Lei da Reflexo, inventada por ele com base em ideias de Aristteles.

Lei da Reflexo de Euclides: o ngulo de incidncia de um raio luminoso igual ao seu ngulo de reflexo.aa

Euclides explicou a reflexo nos espelhos utilizando poucos raios luminosos para isso, chamados de raios luminosos principais.

A conveno dos raios luminosos principais simplifica o estudo da formao de imagens, pois poucos raios luminosos so considerados, geralmente dois.ESPELHO

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Enxergandoo Infinito e Alm

As lentes atuais possuem os mais variados formatos e finalidades. graas a elas que pessoas conseguem enxergar melhor ou ver coisas das quais seriam naturalmente incapazes, por exemplo.

No se sabe ao certo quando as lentes foram inventadas. De certo modo, possvel dizer que elas sempre existiram, pois efeitos de distoro de imagem podem ser contemplados na natureza.

A lente mais antiga conhecida proveniente da Assria, regio que ocupava grande parte do Oriente mdio. Foi chamada Lente de Nimrud devido a cidade onde foi encontrada, tendo sua idade estimada em 3000 anos. Acredita-se que ela era til como uma lente de aumento ou para atear fogo.

Nessa poca ainda no era sabido, ao menos fisicamente, por quais motivos as lentes possuam esses poderes, assim o fato de ampliar imagens e incendiar coisas eram encaradas como uma propriedade intrnseca das lentes.

O fenmeno fsico da refrao, descrito na Grcia Antiga, foi bastante estudado por Claudius Ptolomeu (85 165). Simplificadamente, a refrao consiste em um desvio que a luz sofre quando o meio onde est se propagando alterado.

ARVIDRONORMALir

Ptolomeu pode aferir que, dependendo do meio onde a refrao ocorria, tal desvio poderia ser maior ou menor.ARGUAARVIDROPtolomeu atribuiu essa diferena nos desvios a uma propriedade do meio, que foi chamada de ndice de refrao. Assim, quanto maior fosse o ndice de refrao, maior seria o desvio observado em relao ao raio incidente.

Hoje sabemos que, na verdade, a refrao ocorre devido mudana da velocidade da luz quando o meio de propagao alterado. A razo entre a velocidade da luz no vcuo (c) e a velocidade da luz no meio secundrio (v) que define o ndice de refrao (n) desse meio:n = c/vMeio materialndice de RefraoVcuo1Ar1,0003Gelo1,31gua1,33lcool Etlico1,36Vidro1,50Sal de Cozinha1,54Glicerina1,47Diamante2,42A refrao ocorre com mais facilidade em meios transparente, j que uma quantidade maior da luz atravessa esses materias.

Dessa forma, era sabido que a refrao explicava por que objetos parecem estar localizados em pontos diferentes quando olhados atravs de um meio transparente, como uma lente, mas ainda era desconhecido o porqu do aumento.

O motivo do aumento foi apresentado por Alhazen (965 1040). Todas as lentes apresentam uma caracterstica em comum: pelo menos uma das faces curva. a curvatura da lente que define o aumento ou reduo da imagem do objeto.

Alhazen chegou a tal concluso realizando estudos sobre a estrutura dos olhos. Ele percebeu que o cristalino, espcie de lente posicionada atrs da pupila, o responsvel por focalizar a imagem na retina o fundo dos olhos.

O cristalino possui a habilidade de mudar seu formato, achantando-se ou esticando-se, o que nos permite enxergar com preciso objetos tanto perto quanto distante, porm sua a elasticidade reduzida com o passar do tempo.

A aliana entre a refrao e a curvatura da lente forneceu uma base fsica para as propriedades das lentes, tornando possvel compreender tanto o aumento das imagens quanto a capacidade de queimar alguns materiais.Existem diferentes tipos de lentes, mas vamos nos deter as lentes esfricas, que possuem esse nome porque sua curvatura coincide com o arco de uma esfera.LENTEESFRICAOs diferentes formatos de lentes esfricas podem gerar imagens tanto ampliadas quanto reduzidas.

LENTES CONVERGENTES LENTES DIVERGENTES Menisco Biconvexa Plano-Convexa Cncava-Convexa Cncava-Convexa BicncavaPlano-Cncava Convexa-Cncava As lentes biconvexas so as mais comuns, empregadas em lupas, cmeras fotogrficas, telescpios e microscpios, por exemplo. Isso acontece devido ao bom aumento que proporcionam.

possvel conhecer o aumento ou reduo que uma lente fornecer atravs de um velho conceito: os raios principais.

Primeiro necessrio conhecer algumas caractersticas das lentes esfricas.As lentes no fornecem sempre o mesmo caminho para os raios luminosos. Algumas lentes os refratam direcionando-os para um mesmo ponto, o foco, por isso so chamadas de lentes convergentes.FOCOIsso explica o motivo pelo qual era possvel colocar fogo em determinados materiais utilizando lentes. Por serem convergentes, as mesmas concentravam a luz do Sol que incidia sobre elas no foco. Essa concentrao da luz solar aumenta muito a temperatura do ponto onde o foco est posicionado, iniciando a ignio.

FOCOJ em outras lentes os raios luminosos so refratados como se tivessem sido espalhados a partir do foco, sendo estas as lentes divergentes.

LENTES CONVERGENTESLENTES DIVERGENTES Um raio luminoso que incide em uma lente convergente, paralelamente ao seu eixo, refrata-se passando pelo primeiro foco. Um raio luminoso que incide em uma lente divergente, paralelamente ao seu eixo, refrata-se de tal modo que o seu prolongamento passa pelo primeiro foco. Um raio luminoso que incide em uma lente convergente e cuja direo passa pelo segundo foco, emerge da lente paralelamente ao seu eixo. Um raio luminoso que incide em uma lente divergente, de tal modo que seu prolongamento passe pelo segundo foco, emerge da lente paralelamente ao seu eixo.FFFFFFFFAs lentes convergentes, como as biconvexas ou as plano-convexas, so amplamente utilizadas em instrumentos pticos. Por essa razo vamos nos deter somente nestes casos.Dependendo do posicionamento do objeto em relao lente, pode-se obter diferentes tipos de imagem.Objeto posicionado antes do foco:FFFFInvertidaReduzidaRealInvertidaAmpliadaReal43Objeto posicionado entre o foco e a lente:FFDireitaAmpliadaVirtual44Estes esquemas foram importantes na construo dos primeiros instrumentos pticos, como os culos, e tambm para os que utilizam acoplamento de lentes, como binculos, telescpios e microscpios. A Escrita da LuzTanto pelo uso de lentes convergentes na antiguidade quanto pela cmara escura inventada por Alhazen, uma coisa era sabida: possvel capturar imagens.

Assim, o problema no estava contido em como conseguir uma imagem que tivesse grande fidelidade com a realidade, mas sim em registr-la para posteridade.Antigamente, os registros visuais poderiam ser guardados, basicamente, por duas formas artsticas principais: a pintura e a escultura.

Entretanto, tanto a escultura quanto a pintura esto sujeitas subjetividade do artista, pois so frutos de uma interpretao. Dessa forma, no necessariamente descrevem com exatido o que est ocorrendo.Essa barreira poderia ser ultrapassada caso houvesse um meio de registrar as imagens produzidas pela luz. E teve.

Quem leva a fama pelo feito o francs Joseph Nicphore Nipce (1765 - 1833). Ele obtinha imagens com o uso da cmara escura com lentes acopladas e buscava uma forma de armazen-la.

Nipce tinha conhecimento de que a imagem era formada pela luz, assim precisa encontrar um meio de registr-la, o que na sua concepo poderia ser feito com algum material sensvel luz.

A ideia de Nipce foi passar betume branco da Judeia sobre uma placa de estanho, posicionada dentro da cmara escura. Esse tipo de betume endurece quando exposto a luz, assim as regies da placa onde a luz incidia com mais intensidade ficaram com betume fixado, enquanto nas demais ele foi posteriormente removido.Dessa forma Nipce conseguiu registrar uma imagem formada em uma cmara escura em 1826, precisando de um tempo de exposio de oito horas. Ao processo ele deu o nome de heliografia.

Hoje, a imagem capturada por Nipce considerada a primeira fotografia da histria. Assim, uma foto que hoje levamos fraes de segundos para obter j precisou de oito horas para ser batida.Felizmente, a partir de ento as tcnicas fotogrficas passaram por muitos aperfeioamentos.

Nipce estava bastante interessado em facilitar o processo da heliografia, assim forma uma sociedade com o tambm francs Louis Jacques Mand Daguerre (1787 - 1851), em 1829.A parceria de ambos consistia na procura por novas e mais eficazes formas de se obter heliografias. Porm Nipce morreu logo aps, em 1833, deixando seu legado para Daguerre.

Ainda por Nipce, a placa de estanho original j havia sido substituda por uma de prata, mas ele continuava utilizando o betume, o que ainda fazia com que horas fossem necessrias para o registro.Daguerre, por sua vez, comeou a utilizar outros materiais. Constatou que ao sensibilizar uma placa metlica com iodeto de prata obtinha uma imagem mais ntida.

O iodeto de prata, assim como outros sais de prata, como visto posteriormente, s permite o registro das imagens devido a interao entre a luz e a matria, o que explicado do ponto de vista quntico, embora isso no fosse conhecido na poca.O iodeto de prata era passado sobre a placa, onde minsculos gros ficavam aderidos. Quando a luz interage com cada gro, uma reao fotoqumica iniciada.

O que ocorre que um fton, ao atingir uma molcula do iodeto de prata, ejeta um eltron, fazendo com que a estrutura da molcula seja desfeita, o que resulta em prata metlica, que registrar a imagem.O problema desse processo que, ao retirar a placa da cmara escura, a luz continuava agindo sobre o iodeto de prata, fazendo com que a imagem desaparecesse aos poucos. A soluo encontrada foi mergulhar a placa numa soluo com sal de cozinha, o que interrompia o efeito de sensibilizao do iodeto de prata e possibilitava a fixao da imagem. Esse processo foi finalizado em 1837, sendo conhecido pelo pblico somente em 1839, chamado de daguerretipo.

Ateli de Daguerre (1837)

Panorama de Paris, registrado por Daguerre (1838)Eclipse Solar (1851)

O projeto do daguerretipo foi vendido por Daguerre e pelo herdeiro de Nicpe ao governo da Frana, que o declarou como domnio pblico.

J em 1840, conhecendo o trabalho de Daguerre atravs da publicao do governo francs, o ingls William Henry Fox Talbot (1800 - 1877) reclama a Royal Society a autenticidade de seu invento, chamado por ele de caltipo.

Em 1835, Talbot utilizou exatamente o mesmo processo de Daguerre, porm substitua a placa metlica por papel sensibilizado com cloreto de prata, simplificando e barateando o processo. Entretanto Talbot obteve um negativo da fotografia, que depois era posto em contato com outro papel, obtendo-se o positivo.

NEGATIVOPOSITIVO

Londres (1845)Fotgrafos registrados por Talbot (1853)

A inveno de Talbot apresenta um grande vantagem, pois como o negativo pode ser guardado diversos positivos podem ser feitos. Essa tcnica foi amplamente utilizada na fotografia at a obteno das cmeras digitais, por meio dos filmes fotogrficos.As incertezas pela histria da fotografia tambm passam por aqui. Em 1833, o franco-brasileiro Hrcules Florence teria obtido imagens tambm pelo uso da cmara escura, usando papis sensibilizados por nitrato de prata.

Infelizmente, Florence no conhecia tcnicas de fixao da fotografia. Ele as protegia da luz colocando-as no meio de livros e olhando-as somente noite, mas assim elas foram se apagando aos poucos, boa parte desaparecendo ao longo do tempo.

Diploma (1839)Em seu dirio, Florence utilizou a palavra photographie (fotografia, ou escrita da luz) para descrever seu feito, cinco anos antes do termo ter sido citado na Europa, por John Herschel, ao conhecer o trabalho de Talbot.Desde ento outros produtos comearam a ser utilizados com o objetivo de obter fotografias com melhores qualidades, alm de simplificar o processo, e muito tempo foi empregado nisso. O prximo passo marcante na revoluo fotogrfica tambm guarda seus mistrios...Para ColorirA fotografia ainda devia algo em relao a outras formas de arte: as cores.Inicialmente todas eram em preto e branco, e mesmo com a alterao em mtodos de sensibilizao ou revelao da fotografia, o resultado aparecia em duas cores: branco, a cor do papel, e a cor gerada pelo produto qumico, sendo preto a mais comum, mas tambm havia fotografias marrons ou azuis.A primeira fotografia colorida obtida data de 1861, tomada pelo importante fsico James Clerk Maxwell (1831 1879) e seu assistente, o fotgrafo Thomas Sutton (1819 1875).

Maxwell props teoricamente a fotografia colorida em 1855, baseando-se na teoria das cores de Young. Tal teoria defende que nossos olhos possuem estruturas celulares capazes de detectar somente trs cores: azul, vermelho e verde. As demais cores que enxergamos so combinaes das mesmas.

Essa combinao possvel devido ao fenmeno da difrao. Considerando duas fontes luminosas, quando a luz emitida por elas passa por um pequeno orifcio, espera-se que haja duas manchas: uma de cada fonte.Porm, dependendo da distncia que esto as fontes e o seu tamanho, as luzes proveniente podem se combinar, fomando apenas uma mancha. isso que ocorre quando assitimos televiso ou utilizamos um computador ou celular, por exemplo. A imagem da tela desses aparelhos so formadas por pequenos pontos com apenas trs cores: vermelho, verde e azul.

Quando passam pela pupila, a abertura que temos no olho, a luz vinda de cada ponto se combina, fazendo com que enxerguemos uma imagem contnua (como uma mancha) e colorida.

Dessa forma Maxwell props a utilizao de trs filtros, feitos de vidros coloridos, cada um com uma das cores primrias. Eram retiradas trs fotos separadamente, sempre com um filtro diferente.

Cada foto produzida possua uma tonalidade diferente de cinza. Elas foram convertidas em slides e cada uma colorida com a cor do filtro com a qual foi tirada. Esses slides foram projetados utilizando lanternas, permitindo assim a visualizao da primeira fotografia colorida.

Primeira fotografia colorida (1861)Outro importante legado para a fotografia colorida foi fornecida pelo francs Louis Ducos du Hauron (1837 - 1920), patenteado em 1868.

Hauron tambm utilizou a Teoria das Cores, s que ao contrrio.Enquanto no processo de Maxwell eram utilizadas cores aditivas primrias, para as luzes, Hauron se valeu das cores secundrias para os pigmentos:VIOLETALARANJAVERDEEle utilizava filtros dessas trs cores para produzir trs diferentes tipos de negativos. O positivo obtido para cada filtro era revelado utilizando pigmentos que produziam imagens com sua complementar:

VIOLETA AMARELO

LARANJA CIANO (azul)

VERDE MAGENTA (vermelho)

Os negativos eram revelados sobre uma placa trasparente, que sobrepostas produziam uma fotografia colorida, ou todos eram revelados sobre o mesmo positivo.

Vista da cidade francesa de Agen, registrada por Hauron (1877)A Foto PopConseguir tirar fotos e v-las coloridas foi um grande passo para o homem, mas um pequeno passo para a humanidade.A popularizao da fotografia era o ltimo passo, algo sempre almejado desde os primeiros esforos de Nipce e Daguerre. Essa popularizao comeou em 1887, com a utilizao dos filmes fotogrficos.

Os filmes so feitos na sua maioria por celuloide, uma espcie de plstico, sensibilizado por uma emulso fotossensvel. Como geram negativos, quando bem guardados podem ser utilizados para a reproduo de diversos positivos.J no sculo XIX, em 1888, comeou a comercializao de cmeras fotogrficas, por uma grande companhia, ainda existente.Devido utilizao dos filmes fotogrficos e da comercializao das cmeras mais pessoas tiveram acesso fotografia, incluindo os irmos Auguste e Louis Lumire, que em 1895 patentearam o cinematgrafo, um projetor que mostra diversas fotografias rapidamente, dando a impresso de movimento.

Tambm foram os irmos Lumire que desenvolveram o autochrome, uma forma diferente de fotografia colorida, porm ela necessitava um tempo longo de exposio.

Fotografia registrada por Sergei Mikhailovich Prokudin-Gorskii Rssia (1915)

Soldado francs na Primeira Guerra Mundial (1917)

Em 1935 foi lanado o kodachrome, que consiste em um filme sensibilizado por trs camadas de emulso, uma sensvel a cada cor aditiva primria, gerando assim um negativo que quando revelado produz um positivo colorido.Por gerar imagens em transparncias, era bastante til ao cinema, mas no aos fotgrafos. Acabou substitudo pelo kodacolor, que produzia um negativo para revelao do positivo em papel, sendo comercialmente atrativo para o grande pblico. Fotografia retirada com kodachrome - Londres (1949)

Desde ento outras melhorias foram feitas nas cmeras fotogrficas. Seus tamanhos foram reduzidos, lentes mais eficientes foram utilizadas, o flash foi incorporado, os filmes aperfeioados.Entretanto, mesmo com essas mudanas, a forma da captao da imagem sempre foi, basicamente, a mesma.A fotografia nada mais que a captura da luz, seja por longos perodos ou em um instante de tempo, como fazemos agora.Diversos avanos da ptica, como a elaborao do conceito de raio luminoso por Euclides, a investigao da refrao por Ptolomeu, a construo da cmara escura por Alhazen e o carter ondulatrio da luz por Huygens, que levou teoria das cores de Young, so exemplos de estudos acerca da natureza e do comportamento da luz foram fundamentais nesse processo.Talvez limitados pela Fsica da poca, nenhum dos que contriburam para a evoluo da fotografia poderia imaginar o passo definitivo para sua popularizao:

a FOTOGRAFIA DIGITALREFERNCIAS BIBLIOGRFICAS:

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HEWITT, P.G. (2009). Fundamentos de Fsica Conceitual. Bookman. Porto Alegre. MXIMO, A.; ALVARENGA, B. (2009). Fsica: Volume 2. Scipione. So Paulo.

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WIKIPDIA. Joseph Nicphore Nipce. Disponvel em . Acessado em 12 mar 2012.

WIKIPEDIA. Lens (Optics). Disponvel em . Acessado em 12 mar 2012.

WIKIPEDIA. Louis Daguerre. Disponvel em . Acessado em 12 mar 2012. CRDITOS DAS IMAGENS E ANIMAES:

A seguir esto relacionadas as fontes utilizadas e os slides nos quais foram utilizadas.

Autor: slides 04, 06, 21, 23, 37, 39, 41, 43, 44, 53, 81, 82, 88.

Iconic Photos: slide 84. Disponvel em . Acessado em 30 mar 2012.

Suren Manvelyan: slide 31. Disponvel em . Acessado em 29 fev 2012.

Wikipedia: slides 03, 05, 07, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 17, 18, 19, 22, 24, 27, 28, 29, 32, 34, 35, 38, 40, 47, 49, 50, 51, 55, 57, 62, 63, 64, 65, 67, 68, 69, 70, 71, 73, 75, 80, 86, 87, 90, 93, 96, 98, 99, 101.