Сверхскоростная фотография

Снимки процесса разбивания электрической лампочки, брошенной на цементный пол, или пролета ружейной пули через лист картона, сделанные с очень короткими выдержками, привлекают всеобщее внимание. Однако сверхскоростная фотография — это и ценное оружие научного исследования. Сюда относятся фотографирование быстрых перемещений при взрывах и горении, еъемка быстро движущегося объекта, явлений в электрических разрядах и т. д. Фотография в наши дни стала настолько скоростной, что размеры снимаемого объекта в настоящее время ограничиваются разностью времен пролета световых лучей от частей объекта, находящихся на разных расстояниях от фотоаппарата. Во всем мире широким фронтом идут исследования, направленные на получение энергии за счет термоядерного синтеза при сжатии электрических разрядов высоких энергий в магнитных полях специальной формы. Цель экспериментов — добиться очень высоких температур, доходящих до десятков миллионов градусов, которые необходимы для начала ядерного синтеза. Есть надежда, что, раз начавшись, процесс будет поддерживаться долго и обеспечит выделение достаточного количества энергии. Эти исследования встречаются с колоссальными трудностями, так как все до сих пор полученные формы разрядов крайне неустойчивы и подвержены очень быстрым колебаниям. Крайне желательно»уметь, сфотографировать такие неустойчиs вые разряды, но продолжительность выдержек при атом составляет в лучшем случае 1/5 000000 сек, если н& меньше. Более того, от одного снимка обычно мало пользы; необходима последовательность — по сути, ряд «кинокадров», чтобы эти кадры следовали один за другим через крайне малые интервалы времени.

Столь высокие скорости съемки привели к ряду совершенно специфических проблем, для решения которых было придумано немало различных устройств. Объект, подлежащий регистрации, должен или сам быть очень ярким источником света, или должен освещаться интенсивным пучком света. Так как время выдержки очень мало, приходится концентрировать значительные количества энергии в короткой вспыщке - скорость смены кадров должна быть как можно выше, а апертура камеры как можно больше. Само собой разумеется, что механическая смена кадров, как в обычной кинокамере, помочь делу не может и приходится прибегать к специальным приемам.

Скорость нри таких съемках характеризуется числом кадров, которые можно снять в 1 сек. Для новейших установок миллион кадров в секунду считается обычным делом. Методы, используемые для достижения такой скорости, весьма различны. В одном пленка располагается за десятью отдельными линзами, размещенными в ряд, причем каждая строит свое собственное изображение. Очень быстро вращающееся зеркало отбрасывает изображение объекта последовательно на каждую линзу с интервалом времени порядка миллионной доли секунды. В результате на пленке появляются 10 последовательных кадров объекта.

В другом усройстве пленка наматывается на барабан, и на нее через щель проецируется изображение объекта. Барабан приводится в быстрое вращение или же на неподвижный барабан отбрасывается изображение щели при помощи небольшого быстро вращающегося зеркальца. Используя совсем небольшую и недорогую камеру, можно при помощи такого простого устройства получить кадры с поразительно коротким временем экспозиций в 1/1000 000 000 сек. При столь малых экспозициях существенно очень сильное освещение (если только сам объект не является очень ярким источником света). Достаточно яркий свет дает разряд сильного тока от большой батареи конденсаторов через лампувспышку, наполненную ксеноном. Импульс света такой лампы длится около 1/100 000 сек, чего вполне достаточно для экспозиций, необходимых для сверхскоростной съемки.

Если же нужен всего один снимок с очень короткой экспозицией, то существует более простой способ. Можно держать камеру открытой все время и при помощи одной вспышки высокой мощности осветить объект и зафиксировать его. При наилучших условиях продолжительность вспышки можно сократить до миллионной доли секунды, и этот интервал становится эффективным временем экспозиции. Если же необходимо зафиксировать последовательность событий, то приходится обращаться к кинокамере.

Для получения очень коротких экспозиций было изготовлено несколько необычных затворов. Обычные механические затворы здесь непригодны, поскольку они слишком медленно действуют. В одном остроумном устройстве, которое Может довести экспозицию до 1/30000 сек, близ окошка помещают кусочек проволоки. Чтобы затвор сработал, через проволоку пропускают сильный электрический ток; проволока «взрывается» и покрывает окошко непрозрачным металлом, тем самым «закрывая затвор».

Фотопроводники
Затворы Керра Архитектурное освещение