AZ INFRAVÖRÖS FOTÓZÁS FIZIKAI ÉS A FÉNYTANI ÁTTEKINTÉSE, BIOLÓGIAI ÉS ÉLETTANI ÉRDEKESSÉGEK

A fény olyan emberi szemmel is érzékelhető elektromágneses sugárzás, voltaképpen energia, ami a térben hullám formájában terjed. A hullámtartományok felsorolása hullámhossz méreteik szerinti sorrendben (lásd a grafikát is): rádióhullám (10³m), mikrohullám (10^-2m), infravörös (10^-5m), látható fény (0,5×10^-6m), ultraibolya (10^-8m), röntgen (10^-10m) és gammasugárzás (10^-12m). A fénnyel a fizika és annak legkülönbözőbb részterületei is foglalkoznak. Kifejezetten témája a sugároptikának, a hullámelméletekkel foglalkozó fejezeteknek, a kvantummechanikának, fizikai jelenségként viszont csak a kvantum – elektrodinamikai elméletek kísérelnek meg magyarázatot adni rájuk. A fény fotonokból áll, ezek olyan elemi részecskék amelyeknek tömege ugyan nincsen, viszont energiával és impulzusokkal (azaz lendülettel) azért rendelkeznek. A fényről elmondható, hogy amennyiben abban nem gátolt, akkor a fénysugár szintjén mindig egyenes irányban terjed. A fény az irányát csak akkor változtatja, ha olyan tárgyra vetül, ami őt erre kényszerítheti. Ilyenkor a fény az eredeti irányától eltérhet, reflektálódhat, megtörhet, szóródhat, vagy abszorbeálódhat is. A nagy tömegek vonzása (gravitáció), a fényt az irányától szintén eltérítheti. A fénysugarat alkotó fotonok sebessége az extrém erősségű tömegvonzás hatására lelassulhatnak, a fény sugarai ilyenkor meggörbülhetnek, vagy haladási irányuktól akár teljesen el is térhetnek. 

KAPCSOLÓDÓ CIKKEK:

• 
  Ismeretek csillagfotósoknak – Asztrofotó Lengyel Bálinttal
• 
  Váltás FUJIFILM GFX1000S-re cikksorozat – Glázer Attila – 3. rész
• 
  Váltás FUJIFILM GFX1000S-re cikksorozat – Glázer Attila – 2. rész

A fénytan ilyen különleges jelenségeivel azonban már csak csillagászok, vagy egyes igazán speciális tudományos területeken kutatásokat végző szakemberek találkozhatnak a hétköznapi polgár szintjén senkinek sem kell ilyesmivel a mindennapokban konfrontálódnia mivel ehhez speciális tudományos eszközökre és műszerekre lenne szükség. A fénysugarak zavartalanul keresztezhetik egymást. Ilyenkor úgy hatolnak egymáson keresztül, hogy közben se nem gátolják, se nem akadályozzák a másikat. A fénysugár tükörrel irányában eltéríthető, vagy még meg is fordítható miközben a fény és tükör beesési szöge is szabadon választható. Ismertetett és a fénnyel kapcsolatos fizikai kölcsönhatásokon kívül számos más olyan fénytani tulajdonságot ismerünk még, amiket az anyag és fény kapcsolata hoz egymással létre. Ezeknek a tudományos igényű részleteknek a mélyebb értelmezésére és feldolgozására azonban ez a cikk már nem nem vállalkozik és nem is lenne hozzá elegendő.

Az IR, tehát infrared, vagy magyarul infravörös mint az már a nevéből is kiderül a látható fény alatti tartományt jelöli. Az „infra” latin eredetű szót szemantikailag az “alattival” lehetne ugyanis a magyar nyelvben behelyettesíteni, amíg a „red” az angol nyelvből származtatva a “vöröset” jelenti. Ezzel végleg egyértelművé válik, hogy mi itt a fizika fénytan és az elektromágneses sugárzás egy olyan egészen speciális és különleges területével foglalkozunk ami a vörös alatt található. A látható fénytartományok túlsó oldalán a viola színű fények helyezkednek el. Ezeket a fényeket ibolyántúlinak, ultraibolyának, vagy egyszerűen csak UV -nak szoktuk nevezni. Ez azt jelenti, hogy mind a látható fény felett, mind az alatt léteznek olyan fénytartományok amiket mi vagy még nem, vagy már nem láthatunk, de a modern képrögzítés eszközeivel mégis rögzíteni lehet ma már őket.

A fehér fény mivel összetett, ezért prizmával színekre bontható. A fény egy további fontos tulajdonsága, hogy színei szerint hőfokai vannak. Ezt nevezzük színhőfokoknak! Ez egy olyan fontos része minden fotós napi gyakorlatának, amire fotózáskor neki is folyton szüksége van. Azoknak a fotósoknak is, akik még a fehéregyensúly beállítását is mindig csak az automatikára bízzák és így az algoritmus dolgozza ki helyettük a szükséges beállításokat. A színhőfokokat kelvinben szokták megadni és amíg a vörösek a hűvösebb, addig a kékek a melegebb hőtartományokat jelzik! Ezt az érdekes tényt a tábortüzeknél lehet legkönnyebben megfigyelni, amikor a kellő nedvességtartalmú tüzelőanyagokkal megfelelő hőfokú tűzteret állítunk elő és a tűzbe tekintve azt tapasztaljuk, hogy a lángok alsó, melegebb tartományai a kékek, amíg a felső hűvösebbek a vörösek lesznek. A fényképezőgépünk fehéregyensúlyának manuális beállításaikor is nagyjából ugyanez a helyzet. A vörös tartományok itt olyan 2300 kelvin körül kezdődnek, a kékek pedig 10000 kelvinig szoktak rendszerint tartani. Középen található a látható fénytartományok fehér tónusa, ami a mi napunknak a fényével lenne nagyjából megegyező. Napunk egy átlagosan napsütéses, tiszta égboltú nyári napon a déli órákban a színhőfokát tekintve olyan 5778 kelvin körüli lehet. A fotóink minél természetesebb hatású megjelenésének érdekében a fehéregyensúlyt egy rendes napos időben ezeknek az értékeknek megfelelően kell majd beállítanunk, vagy ehhez viszonyítva kompenzációt alkalmazni az éppen adott időjárás függvényében. Az infravörös fotográfiában a fehéregyensúlynak különösen fontos a szerepe.

Témánk azok az infravörös fények, amelyek közvetlenül a látható fény melletti tartományokban helyezkednek el. Ez a tartomány a 700nm felett és 1200nm mérettartományig tartó szegmens. 1200nm körül fekete – fehér fotókat fogunk tudni készíteni, az infravörös tartomány 5000nm körüli szegmensében pedig már a hőtérképek világa lenne található. Az infravörös fotózás az ezeknél tehát  alacsonyabb tartományokra terjed ki, a hőtérképek készítésére és a hőfényképészetre már nem. A fotós szaküzletekben kapható, polgári és hobbi felhasználásra szánt digitális infravörös kamerák érzékelői a környezet termikus változásait, mint látható, messze a nevezett értékek alatt maradva nem képesek érzékelni és természetesen így ilyen képeket sem lehet velük készíteni. A kereskedelmi forgalomban kapható infravörös fényekre érzékeny filmek és új, vagy átalakított kamerák legfőbb bevetési területe a művészeti ihletettségű egyéni kreativitás, illetve az asztrófotózás lesz.

Az infravörös fényeknek vannak az emberi érzékszervekkel látható és nem látható tartományai. A látásunk az UV 380 nanométeres mérettartománytól az infravörös 780 nanométeres mérettartományáig terjed (gyakorlatilag ez 400 – 700nm között valósul meg). A látás az egyes állatfajoknál az emberétől gyakran jobb és ez a megállapítás az infravörösre is sokszor elmondható. Az is érdekes lehet, hogy nem csak az állatok de még a gyerekek is jobban látnak ebben a tartományban a felnőtteknél. Az ilyen képesség idővel és a kor előrehaladtával viszont teljesen elveszik. Egyes madárfajok még ultraviolában is képesek látni, ami főleg az erdőkben élő madárfajokra jellemző. Az erdei madarak ennek speciális képességüknek a segítségével még a sűrűbb lombkoronák között is sokkal jobban tudnak manőverezni mint amenyire enélkül képesek lennének. Ilyen madárfajok közé tartoznak a veréb félék, a fekete rigó, a zebrapinty, de több papagáj fajta is (például a hullámos). Az infravörös fények (és a többi) azonban nem csak az állatok életére hatnak meghatározóan, de köztudottan és mindenekelőtt a növényekére is. Az évmilliók alatt evolúciósan kialakult élettani tulajdonságok mindegyikének nagyon komoly oka van és a természetes egyedkiválasztódás során, a továbbörökítés és a túlélés szempontjából pont az a stratégia mutatkozott a lehető leghatásosabbnak amelyik mára kialakult és fent tudott maradni. A lombhullató fákkal kapcsolatban és a Wood effektus megismerésén keresztül ezt később még részletesebben is látni fogjuk. A fény a földi életünknek, de az univerzimnak is a legelemibb és legfontosabb alapját képezi ezt ma már minden kisiskolás tudja, érti és megtanulja. Fény nélkül semmi nem olyan lenne ahogyan azt mi magunk körül megtapasztaljuk, de valószínűleg még mi magunk sem lennénk már itt.

Szöveg: P.G.

Kiemelt fotó: Alan Hausenflock, forrás: https://www.lightstalking.com/infrared/