Как рисовать картины "замороженным светом". Рисуем светом. Фризлайт Лазерный луч пойман
Приветствую Всех кто посетил мой блог о фризлайте (заморозка света).
Начну с того, что «заморозка света» очень интересное направление среди фотолюбителей, потому что полет фантазий здесь безграничен. И не важно каким оборудованием Вы пользуетесь, главное стремление и желание, знать основы и вперед в кромешную тьму рисовать светом.
Мои первые пробы пера Рисунок 1. Рисовать можно абсолютно Любым источником света в пределах доступности вашей бытовой жизни (фонарики, зажигалки, спички, свечки) и заканчивая ограниченностью бюджета (софтбоксы, фотовспышки, прожекторы). Пробуйте, «плёнку» жалеть не нужно;)
Рисунок 1.
http://cs406222.userapi.com/v406222465/5692/Im3zJH6Zc94.jpg
Что касается моей фотографии, сейчас я Вам расскажу от и до как всё подготавливалось и как всё делалось.
1. Придумываем образ в голове или на бумаге, рисуем сюжет, сценарий, что душе угодно. Вот мой эскиз перед началом выполнения работы Рисунок 2.
Рисунок 2.
http://cs406222.userapi.com/v406222465/569b/DSLDHp8IFyE.jpg
2. Теперь нужно подготовить световые инструменты для осуществления задуманного.
3. Начнем с самого главного объекта фотографии, это Ёлка, было решено сделать её необычной с помощью проб и ошибок, было принято решение остановится на цветной светодиодной ленте длиной в 1 м.
Рисунок 3.
http://cs406222.userapi.com/v406222465/56a4/n6hFyq3D_NE.jpg
Ну и какая же Ёлка без звезды? Сказано, сделано, всё теми же светодиодами;) А для того что бы Ёлка горела, для этого нужно электричество, которое запитано через батарейку 12 в.
Рисунок 4.
http://cs406222.userapi.com/v406222465/56ad/o7NFsRaAeto.jpg
4. Как же сделать красивую надпись «С Новым годом», думал я и вспомнил про софтбокс и метод «трафаретной печати». Объясняю, на принтере на обычной или цветной бумаге распечатывается любой символ, но в формате «негатива» и после этого данный символ нужно как то проявить в кромешной тьме, вот тут как раз и нужен софтбокс, для засветки символа в темноте;) Но тут пришла головная боль, так как надпись большая и состоит из множества букв, понадобился бы «большой софтбокс», но за неимением такового решил сделать обратный эффект, сделать засветку не сзади, а спереди с помощью точечного фонарика, а так как свет отражается только от светлых цветов, то в кадре получалась хорошая и нужная мне засветка, теперь осталось только распечатать все буквы в негативе на цветной бумаге и склеить их вместе и далее установить на каркас, для удобного расположения на улице см. Рисунок 5-6.
Рисунок 5.
http://cs406222.userapi.com/v406222465/56b6/oqVKiE-VuAo.jpg
Рисунок 6.
http://cs406222.userapi.com/v406222465/56bf/MXSTD74pX5Q.jpg
5. Идем дальше, а дальше у нас флаг Российской Федерации, здесь опять пришлось проявить смекалку, для изготовления такого светового инструмента, что бы получился достаточно похожий на развивающийся флаг) Итак представляю Вашему вниманию сие изобретение Рисунок 7.
Рисунок 7.
http://cs406222.userapi.com/v406222465/56c8/ligMPxllxbg.jpg
Использованы 3 контроллера, для переключения цвета, 3 батарейки и 3 куска светодиодной ленты, всё это соединено между собой в одну линию на обычной палке, в итоге при движении получается наш с Вами родной флаг России. Рисунок 8.
http://cs406222.userapi.com/v406222465/56d1/jFqBsmjxUoA.jpg
6. Далее очень сложный источник света, это Бенгальские огни Рисунок 9, сложно контролировать такую световую кисть в воздухе) смотрим первые пробы Рисунок 10. После практики немного получилось укротить этого «зверя огня»))
Рисунок 9.
http://cs406222.userapi.com/v406222465/56da/gzll7DjxWiY.jpg
Рисунок 10.
http://cs406222.userapi.com/v406222465/56e3/Q2KpXf1gceg.jpg
7. Световая кисть для точечных рисунков, здесь годится любой источник света, который испускает мягкий и фокусированный свет, в данном случае, это маленький брелок фонарик и игрушечная погремушка) Рисунок 11., с её помощью можно рисовать такие фигуры Рисунок 12.
Рисунок 11.
http://cs406222.userapi.com/v406222465/56ec/dNk29Iq0eXQ.jpg
Рисунок 12.
http://cs406222.userapi.com/v406222465/56f5/JgCNkNMYjKk.jpg
8. Некоторые рабочие моменты Рисунки 13-16.
Рисунки 13-16.
Исследователям из университета Дармштадта (Германия) удалось остановить поток света на одну минуту. Свет, как наиболее быстрая материя известная во вселенной (скорость 300.000 км/с) был остановлен внутри кристалла. Таким образом, делается возможным создание, так называемой световой памяти , когда информация, переносимая светом, аккумулируется кристаллом. Помимо того, что само по себе подобное исследование будоражит воображение, оно, с весьма большим успехом, может стать подоплекой для создания квантовых сетей дальнего действия, и может быть, это исследование даст подсказки на то, как можно сделать скорость света больше значения, ограниченного вселенной.
Если обратиться к истории, то в 1999 году ученым удалось снизить скорость света до 17 м/с., а затем, два года спустя, та же группа исследователей полностью остановили свет, но всего лишь на несколько долей секунды. Ранее, в этом году, исследователям из института технологий Джорджии (США) удалось остановить свет на 16 секунд, и теперь, ученые из Дармштадта увеличили этот порог на минуту.
Для остановки света, ученые воспользовались так называемой техникой электромагнитно индуцированной прозрачности (EIT) . Они использовали криогенно охлажденный полностью непрозрачный кристалл сплава силиката иттрия и празеодима. Управляемый луч лазера направляется в кристалл, и тем самым, создает сложную реакцию на квантовом уровне, делая кристалл полностью прозрачным. Второй источник света (источник данных/изображения) затем направляется на полностью прозрачный кристал. Затем, управляемый лазер выключается, возвращая кристаллу состояние полной непрозрачности. Это действие не только позволяют заключить свет, переносящий данные в ловушку кристалла, но и позволяют устранить его отражение за счет непрозрачности. Таким образом, свет остановлен.
Из за отсутствия свободы передвижения, энергия фотонов собирается атомами кристалла и данные, переносимые светом, преобразуются в атомные спины (не путать с человеческой спиной). Чтобы освободить свет из кристалла, проводят повторное включение управляемого лазера, делающего кристалл вновь прозрачным и атомные спины выпускаются на фотонах. Эти атомные спины могут сохранять когерентность (целостность данных) в течение минуты, после чего луч света пропадает. В сущности, создание подобных условий позволяет обеспечить хранение и получение данных из световой памяти.
На изображении сверху, Вы можете видеть, как ученые успешно сохранили простое изоображение (три горизонтальные линии) в кристалле на 60 секунд. Представляется возможным хранение данных в кристалле на более длительный период времени в случае использования других химических элементов, как например европий, легированный силикатом иттрия и с использованием специально созданных магнитных полей.
Каждый знает, что скорость света - одно из непоколебимых свойств Вселенной. Она составляет примерно 300000 км/с в вакууме. В различных веществах скорость света меньше, например, в воде она составляет 75% от скорости в вакууме. Больше всего замедляется свет в алмазе - в 2,4 раза! Но это предел.
Группа исследователей из США под руководством Л.В.Гау* (Кембридж, шт.Массачузетс) поставила себе цель замедлить скорость света в миллионы раз и даже до полной остановки. Реализация этой идеи позволила бы открыть совершенно неожиданные возможности в области телекоммуникаций, хранения информации и ряде других приложений.
Такие условия торможения были созданы в облаке атомов натрия сигарообразной формы длиной 0,2 мм и диаметром 0,05 мм, помещенном в магнитное поле и охлажденном до температуры в одну миллионную долю градуса (практически до абсолютного нуля). Натрий является одновалентным металлом, это означает, что на внешней орбите атома этого металла находится только один электрон. Этот электрон может занимать множество разных орбит вокруг ядра. Например, если он находится на самой низкой орбите, то захватив фотон света, электрон перемещается на более высокую орбиту, причем величина этого перемещения зависит от энергии фотона, а значит, от длины волны света.
Кроме того, такой электрон и ядро атома являются магнитом (как крошечная магнитная стрелка). Направление этой стрелки ассоциируют со спином атома, при одном направлении этой стрелки говорят о согласованном спине, при другом - об антисогласованном. В своих экспериментах исследователи выделили три состояния атома натрия: состояние 1 - электрон на самой низкой орбите, спин анитисогласованный; состояние 2 - электрон на самой низкой орбите, спин согласованный (при этом энергия атома слегка больше); состояние 3 - электрон на высокой орбите, энергия атома при этом в 300000 раз больше. Кстати, переход электрона из состояния 3 в состояния 1 и 2 сопровождается излучением фотона (в этом причина яркой желтой линии в спектре натрия).
В указанное облако атомов натрия посылался импульс света от лазера с тщательно подобранной частотой. При этом атомы натрия дружно переходили из состояния 1 в состояние 3. Через короткое время они возвращались в состояние 1, переизлучая фотоны, но хаотически во времени и в разных направлениях. Облако натрия загоралось желтым светом, но информация о первоначальном импульсе лазера терялась.
Чтобы избежать этого, исследователи использовали открытое в 1992 г. группой Харриса из Стенфордского университета явление электромагнитно-управляемой прозрачности. При этом луч лазера со специально подобранной частотой может изменять прозрачность облака атомов натрия для света другой частоты от непрозрачного как стена до прозрачного как стекло состояния. Луч лазера с такой частотой назывался индуцирующим лучом.
Частота индуцирующего луча как раз и подбиралась так, чтобы использовать энергетическую разность между состояниями 2 и 3. Атомы в состоянии 1 этот луч не воспринимали. Для этих атомов использовали другой луч, называемый испытательным, частота которого соответствовала разности состояний 1 и 3. Самое интересное начинается, когда используют одновременно индуцирующий и испытательный лучи.
Представьте себе, что двое силачей пытаются положить друг другу руку на стол. То же самое происходит и в атомах натрия. Индуцирующий и испытательный лучи не дают друг другу действовать. Этот эффект в физике называется квантовой интерференцией. Атомы не захватывают фотоны испытательного луча, и облако атомов оказывается для этого луча прозрачным. Показатель преломления для испытательного луча считается равным единице (как для пустого пространства).
На самом деле испытательный луч не является строго одночастотным, он содержит набор слегка отличающихся друг от друга частот. Если частота слегка отличается от подобранной, то для нее запрет оказывается не таким строгим, и показатель преломления отличается от единицы. А это значит, что луч на этой частоте замедляется. Поэтому в наборе частот компонента с каждой конкретной частотой движется со своей скоростью.
Если свет распространяется, например, в воде, каждая частотная компонента движется с одинаковой скоростью. Точка, в которой совпадают фазы этих компонент (точка синхронизации), движется с той же скоростью, и эта скорость называется групповой. В облаке атомов натрия точка совпадения фаз движется гораздо медленнее, поскольку скорости компонент разные. Чем сильнее с частотой меняется показатель преломления, тем больше замедление светового импульса.
Но здесь вмешивается одно неприятное обстоятельство. Атомы натрия в облаке хаотически движутся. Это движение приводит к появлению эффекта Доплера. Помните, как изменяется звук от пролетающего самолета? И тогда каждая частотная компонента испытательного луча “размазывается по спектру и первоначальная информация, заложенная в этом луче, теряется. Чтобы минимизировать эффект Доплера, исследователям пришлось опускать температуру натриевого облака до исключительно низких температур - до одной миллионной градуса от абсолютного нуля. При этом атомы натрия оказывались практически неподвижными и эффект Доплера исчезал.
Как это делалось? Помните, как крестьяне сохраняют в летнюю жару воду холодной? Они наливают ее в глиняный кувшин и ставят в тень. Часть молекул воды просачивается через стенки сосуда, испаряется и уносит с собой тепло испарения. Остальная вода остается холодной. Сходный процесс использовали исследователи. Облако атомов натрия удерживалось электромагнитной ловушкой в вакуумной камере (как в кувшине), более горячие атомы вылетали из ловушки (их скорость выше, чем у других) и “отгонялись радиоволнами специально подобранной частоты. В результате удаленные атомы забирали лишнее тепло, а остающиеся охлаждались.
Весь процесс охлаждения до сверхнизкой температуры занимал всего 38 с.
При таком охлаждении лазерный луч тормозился до скорости 160 км/ч. Если на выходе лазера интенсивный луч мог обжечь палец, то на выходе исследовательской установки пальцем даже нельзя было бы ощутить нагрева. А скорость распространения короткого лазерного импульса фиксировалась... кинокамерой - насколько лазерный импульс перемещался от кадра к кадру киносъемки.
Но исследователям этого было мало. Они продолжали охлаждение дальше и достигли состояния в одну 500-миллиардную долю градуса. Когда-то в спектакле “Алиса в стране чудес прозвучала фраза: “Здесь очень странное место. Оказывается, в теоретической физике вещество при такой температуре образует так называемый конденсат Бозе-Эйнштейна, т.е. атомы останавливаются полностью. До сих пор все это была только теория.
Дадим слово исследователям. “Мы сидели перед стеклянной камерой, в которой находилось наше облако атомов натрия. Лазер излучал испытательные импульсы, длительность которых в воздухе составляла один километр. В облаке этот импульс составил двадцатую долю миллиметра. Но как только выключался индуцирующий лазерный сигнал, испытательные импульсы снова становились длиной в километр. Таким образом, замедление составило 20 млн. раз. Мотоциклист мог проехать быстрее этого луча света.
Можно было бы ожидать, что в этом коротком импульсе наблюдается чудовищная концентрация энергии. Оказалось, что большая часть энергии из испытательного луча уходит в индуцирующий. А затем, на выходе из облака, энергия снова возвращалась в испытательный луч.
Все эти процессы зависели от множества разных параметров. Например, если энергия индуцирующего луча была слишком слабой, облако становилось непрозрачным для испытательного луча, и энергия испытательного луча поглощалась атомами натрия. Многое зависело от плотности атомов натрия в облаке, параметров электромагнитного поля ловушки и многих других факторов. Поэтому можно только удивляться терпению исследователей и тонкости экспериментов.
А теперь исследовали попробовали такой эффект. Испытательный импульс входил в облако, и в этот момент индуцирующий лазер выключался. Испытательный импульс останавливался в облаке и фиксировался за счет состояний атомов. Затем, снова включив индуцирующий лазер, исследователи “освобождали сохраненный импульс. Вот и получилась “ячейка памяти для света. При этом можно было считать скорость света равной нулю.
Что это даст технике будущего? Прежде всего явление замедления света даст огромный толчок нелинейной оптике. Эта область физики для получения нелинейных эффектов вынуждена добиваться сверхвысоких мощностей лазеров. А замедление света дает возможность работать с весьма малыми мощностями. Результатом исследований в нелинейной оптике может быть создание сверхчувствительных оптических переключателей.
Другим приложением может быть создание так называемых квантовых компьютеров (если их вообще можно создать). В них привычные “0 и “1 заменяются квантовыми суперпозициями. Быстродействие таких компьютеров на много порядков выше существующих. На них можно было бы решать такие задачи, которые сейчас даже во сне не видят.
(англ. freezelight) - фотосъёмка на длинной выдержке, ключевой особенностью которой является создание осмысленных образов и абстракций при помощи различных источников света. Важное условие - отсутствие компьютерной обработки снимка.Замечательный сюжет про фризлайт, легко и доступно рассказывающий как рисовать светом и что для необходимо для того, чтобы освоить этот вид искусства.
Сюжет снят компанией «ГалилеоМедиа», за что ей большое спасибо и ссылка на этот же сюжет, на их, фирменном сайте .
Текст сюжета (без расшифровок интервью)
Что будет, если заморозить воду? Правильно, лед. А если заморозить свет? Думаете, это невозможно! Возможно! Более того, получится очень красиво! Но что нужно сделать, для того, чтобы остановить луч света? Несложные устройства, вроде адронного коллайдера и небольшая группа из пары сотен учёных? Вы удивитесь, но чтобы заморозить свет, понадобится фонарики разнообразных форм и размеров, а так же специалисты в неброских одеждах.
Впрочем, обо всём по порядку. Термин «замороженный свет» - это дословный перевод с английского словосочетания «фризлайт». А это фризлайтеры - Артем и Роман, которые ежедневно отправляют свет в морозилку. Мы совершенно не шутили про фонарики. У Артема и Романа можно найти сотни разных лампочек, светодиоды и лазерные указки. Этот прибор называется световой шест, это люстра, а это пушка. Это всё - источники света. Который как-то нужно заморозить.
Тут же в студии лежат брюки, кофты и перчатки. Но зачем фризлайтерам переодеваться в тёмное, неужели, рисуя светом можно испачкаться? Теперь, когда мы поняли, что является источником света, выясним, как же им рисовать. Если карандашом рисуют на чём-то светлом, то для света понадобится нечто тёмное. Работа ведётся либо по ночам, либо в студии без окон.
Без чего не получится заморозить свет, так это без фотоаппарата. Желательно профессионального, с большим количеством настроек и хорошей оптикой. Кстати, не расстраивайтесь заранее - есть способ заставить простую цифромыльницу делать фризлайт-картины. Только её надо обхитрить. Как - расскажем чуть позже. Секрет замораживания светового рисунка состоит в управлении тремя основными величинами, которые регулируются в профессиональной камере. Что это за величины?
Первое – это выдержка - время экспонирования снимка. Чем сложнее рисунок, тем больше тратится времени на его создание, и тем длиннее выдержка. Важно помнить правило - если выдержка будет недостаточная, то рисунок светом выйдет комом.
Вторая величина, о которой должен знать фризлайтер - светочувствительность. Помимо ИСО – то есть, светочувствительности, нельзя забывать про диафрагму. Она изменяет количество света, проходящего через объектив. Если освещения слишком много и оно мешает сделать фризлайт-снимок, диафрагму надо закрыть. Иначе снимок получится слишком светлым. Это очень важно - ничто не должно мешать фотоаппарату отчётливо видеть свет.
А теперь время открыть секрет одежды фризлайтеров. Почему на готовых картинах рисовальщики волшебным образом исчезают? А вспомните одежду Артема и Романа. Чёрный свитер, это не дань памяти Стиву Джобсу. При большой выдержке, когда все движения размываются, человек в чёрном просто сливается с окружающей его темнотой. А вот когда надо показать человека в кадре, его одевают в светлое и освещают.
Артем и Роман делают тестовый кадр, на котором присутствует человек и нарисованные светом линии. Линии можно получить какие угодно, в зависимости от фантазии тех, кто машет фонариками.
Итак, фонарики заправлены - пора в путь, к более сложным картинам! Ещё один секрет успеха фризлайтера – хорошая координация движений и развитое пространственное мышление.
Цветок вырос и… ожил. Ведь, если поставить себе задачу, можно сделать мультфильм, последовательно рисуя одну картину за другой. Замороженный свет оживает и превращается в видеоклип. Мультипликационные герои и предметы начинают жить в реальном мире.
Помните, мы обещали раскрыть потенциал бытовых цифромыльниц? Сейчас фризлайтеры поведают, как обхитрить простой фотоаппарат, чтоб тот смог заморозить световой рисунок.При большой выдержке дрожание руки дает смазанность, которую называют шевелёнка. Чтобы избежать нечеткости изображения, фризлайтеры в своей работе обязательно используют штатив.
А теперь - внимание! Артем и Роман нарисуют фризлайт-картину специально для Галилео! Сначала Роман рисует эскиз. Это телебашня, от неё во все стороны по небу идёт трансляция. В центре летит ракета. Вокруг звёзды. Это всё достаточно просто. А вот чтобы сделать надпись Галилео, придётся потренироваться писать ее в зеркальном отображении. Придётся покрутиться у зеркала, как девушка перед свиданием.
Пора воплощать в жизнь фризлайт-картину в стиле «Галилео»! Артем и Роман распределили роли и провели репетицию, отработав последовательность передачи друг другу фонариков. Репетируем процесс. Роман возводит телебашню. Артем, подключается к работе и отмечает точку отсчета для надписи Галилео. Фонарик нужного цвета переходит в руки Артема, который начинает писать название нашей программы, а Роман вокруг пускает электромагнитную волну. Теперь стартует ракета, а на небе зажигаются звёзды! Тренировка закончена, а теперь то же самое в темноте!
Снято! Каких только картин нам не дарили… Но такую, в которой столько светлого - вручают в первый раз! Фризлайт - проверено «Галилео»!
Автор сюжетов телепрограммы ГАЛИЛЕО, Олеся Штанько.Примеры фризлайта
Некоторые фризлайт-снимки, которые были созданы в ходе съёмок программы.
Удачных Вам фризлайт-снимков!