Poskušam nanašati barve,
kakor besede oblikujejo pesem,
kakor note oblikujejo glasbo.
Joan Miró (1893 - 1983), španski slikar in kipar
kakor besede oblikujejo pesem,
kakor note oblikujejo glasbo.
Joan Miró (1893 - 1983), španski slikar in kipar
TEMPERATURA SVETLOBE
POVZETEK
Pojem temperature svetlobe se nanaša na njeno barvo. Temperaturo svetlobe izražamo v enotah imenovanih kelvin. Barva svetlobe je v idealnih pogojih namreč pogojena z temperaturo njenega izvira. Za razumevanje temperature svetlobe je pomembno razumevanje, da vsak material pri določeni temperaturi oddaja enak spekter elektromagnetnega valovanja in ga torej vidimo kot enake barve. V praksi so zadeve sicer bolj zapletene, saj mora biti predmet fizikalno črno telo, to je objekt, ki ne odbija in ali oddaja nobene energije. Izjema so fluorescentne žarnice oziroma in vsa svetlobna telesa, ki za svoje delovanje potrebujejo plinsko polnjene (natrijeve cestne svetilke, živosrebrne svetilke). Tovrstna svetlobna telesa oddajajo samo določene valovne dolžine svetlobe, in čeprav jih zaradi njihove kombinacije človeško okoli vidi kot belo, so v resnici po navadi zelenkaste, modrikaste ali rumenkaste.
PRAKTIČNI PRIMER
Vrnimo se k naši fotografiji dekleta. Oglejte si obe fotografiji spodaj in razmislite zakaj še vedno to ni tisto kar želimo!
Pri fotografiji levo zgoraj je motiv pretemen, pri drugi (desno zgoraj) pa je barva motiva povsem drugačna od barve v ozadju. Kaj menite, zakaj je tako? Kaj lahko storimo? Da bi lahko razumeli pomen barvne temperature se ustavimo še pri drugem primeru. Oglejte si spodnjo fotografijo! Razmislite, kdaj (ob katerem dnevnem času) je bila posneta, predvsem pa utemeljite, zakaj tako mislite!
Videti je kakor jutro. Mnogi med vami ste predlagali sončni vzhod. Zakaj? Najpogosteje je odgovor, da ima svetloba na njej rožnat pridih, kakršnega najdemo tik pred tem, ko vzide sonce. Nekateri ste predlagali, da je svetloba na njej bolj mehka, da ni globokih kontrastov. In morebiti imate prav. Slednjič pa ste nekateri tudi ugotavljali, da je fotografija nekako sanjska, kakršno povezujemo s čarobnim časom sončnega vzhoda. In spet bi morebiti imeli prav. V resnici je bila fotografija narejena sočasno s fotografijo spodaj. Torej ob sončnem zahodu. Razmislite zakaj se barve na obeh fotografijah lahko tako razlikujejo?
Razmislite, v čem se razlikujeta fotografiji z vidika tistih elementov, ki jih že poznate. Kakšna je kakovost svetlobe, kakšna je njena intenzivnost, iz katere smeri prihaja, kakšne kontraste ustvarja … Predvsem pa, kakšna je njena barva! Pri poglavju o barvi svetlobe smo že govorili o tem, da se človeško oko prilagaja barvi objekta – bel list papirja se nam bo vedno zdel bel, čeprav bo v resnici morda modrikast ali rumenkast. Bistveno je, da se zavedamo, da barva nastaja v možganih. Gledamo z očmi, vidimo pa z možgani! Zato je potrebno na tem mestu vpeljati nov pojem, pojem temperature svetlobe. Kar morate vedeti, je, da se pojem temperature svetlobe nanaša na sestavo spektra elektromagnetnega valovanja. Temperaturo svetlobe izražamo v enotah, imenovanih Kelvin. Brez oznake za stopinje, kot je sicer pri celzijevi temperaturni skali. Barva svetlobe je v idealnih pogojih namreč pogojena s temperaturo njenega izvora.
Učni sklop pa nadaljujmo s kratko zgodbo. Nekoč pred davnimi časi je živel znanstvenik. William Herschel se je imenoval. Nekega popoldneva je William Herschel počival v svojem laboratoriju, ki ga je osvetljevala prelepa svetloba zahajajočega sonca. Svetlobni snop se je na njegovi delovni mizi razlomil skozi prizmo v mavrične barve in pri tem na steni za lordovim naslanjačem izrisal svetle proge osnovnih barv kot jih najdemo v mavrici. Svetloba je Herschela motila pri počitku. Pa ne toliko zaradi svetlosti kot zaradi svoje temperature. Hitro se je premaknil na skrajni konec laboratorija, ki še ni bil osvetljen, misleč, da bo zdaj lahko mirno spal naprej. A temu ni bilo tako. Toplota ni izginila, nasprotno, bilo je skorajda še bolj vroče kot prej. Sonce ga je nekako še vedno grelo. Marsikateri drug človek bi na tem mestu preprosto zaprl polknice in v miru nadaljeval s svojim počitkom, William Herschel pa se je odločil drugače. Nekaj ga je grizo. Le kako lahko svetloba greje tudi tam, kjer ni ničesar, samo prazna stena? Hitro je iz svojega predala potegnil nekaj termometrov in jih postavil vsakega na svoj del spektra. Kako presenečen je bil, ko je nekaj minut pozneje ugotovil, da ima vsak del svetlobnega spektra svojo temperaturo! Modri del je imel najnižjo, rdeči najvišjo. To je bila zares revolucionarna ugotovitev!
Vendar pa se je medtem, ko je zapisoval svoje
ugotovitve sonce premaknilo. Zadnji termometer v vrsti ni bil več
osvetljen, Herschel se je odločil, da aparature pospravi in zaključi s
svojim opazovanjem. Navsezadnje je odkril zelo pomembno dejstvo! A kako
presenečen je bil, ko je odkril, da ima termometer, ki ga je prej
osvetljevala rdeča svetloba, zdaj pa je bil neosvetljen, najvišjo
temperaturo! Sprva je seveda pomislil na napako v inštrumentu, zato je
hitro zamenjal termometre... le da je ugotovil, da se je tudi pri drugem
termometru temperatura dvignila! Te ugotovitve ni več mogel
spregledati. Z malo razmišljanja je prišel do dveh pomembnih spoznanj:
(1) prvo je bilo to, da ima vsaka barva svetlobe svojo temperaturo, (2) drugo pa to, da poleg vidne svetlobe obstaja še svetloba, ki je ne vidimo, vendar vseeno s sabo nosi veliko energije. Poimenoval jo je infrardeča svetloba.
UČNE VSEBINE
Infrardeča svetloba, ki jo je odkril sir William Herschel je seveda samo del spektra elektromagnetnega valovanja (skupaj z vidno svetlobo), na tem mestu pa nas bolj zanima spoznanje, da je barva svetlobe povezana z njeno temperaturo. Povedano drugače: vsaka barva ima svojo temperaturo, ki ni odvisna od vira svetlobe. To resda velja samo za fizikalno črno telo, ne pa tudi denimo za fluorescentna svetila in nekatere druge izjeme, vendar se na tem mestu v fizikalna ozadja ne bomo spuščali. Dovolj je, da veste, da vsako telo segreto na določeno temperaturo seva v enakem delu spektra svetlobe.
Vzemimo za primer navadno kuhinjo žarnico. Svetlobo v resnici oddaja žarilna nitka v žarnici, ki jo s pomočjo električnega toka segrejemo na določeno temperaturo (okoli 3000° Celzija). Vendar pa so znanstveniki ugotovili tudi nekaj drugega. Če stalimo skalo (kamen) ali razžarimo na določeno temperaturo oglje ali katerikoli drug material, bo vsak materijal pri določeni temperaturi zažarel s primerljivo barvo. To pomeni, da barva, s katero predmet žari ni odvisna od materiala iz katerega je narejen temveč samo od temperature. Vsak od teh materialov, ki zažari tako postane izvor svetlobe z določeno barvo. Barvi pa prav zaradi te lastnosti pravimo barvna temperatura; pravimo, da ima svetloba svojo temperaturo. Če bi torej navadno žarnico segreli na približno 5300° Celzija bi bila barva njene svetlobe prav tako bela, kot je denimo sončna. In seveda, če bi sonce ohladili na temperaturo okoli 2500° bi bila barva svetlobe, ki bi nas dosegla prav tako rumenkasta kot je svetloba sveče.
Barvna temperatura svetlobnega vira je
temperatura idealnega črnega sevalnega telesa,
ki oddaja svetlobo barvnega odtenka
primerljivega s tistim, ki ga oddaja svetlobni vir.
POVZETEK
Za razumevanje svetlobne temperature je pomembno razumevanje, da vsak material pri določeni temperaturi oddaja enak spekter elektromagnetnega valovanja in ga torej vidimo kot enake barve. V praksi so zadeve sicer nekoliko bolj zapletene, saj mora biti predmet fizikalno črno telo, to je objekt, ki ne odbija in ne prepušča nobenega dela spektra elektromagnetnega valovanja. Vendar pa je za razumevanje dovolj, da veste, da je barva svetlobe, ki jo seva neko telo, odvisna od temperature njenega izvora.
DEJAVNOSTI in NALOGE
Zakaj pravimo, da ima svetloba svojo temperaturo, ko govorimo o njeni barvi?
Kaj je barvna temperatura?
Razložite s svojimi besedami zakaj je pokazal termometer najvišjo temperaturo tam, kjer ni bilo svetlobe?
Če sončno svetlobo razlomite skozi prizmo dobite na steni vidni del spektra elektromagnetnega valovanja. Hirsch je postavil termometer tik ob rdeči svetlobi, a tam, kjer ni bilo videti nič. Kaj menite, bi vas opeklo, če bi roko postavili na drugi konec spektra, tik ob modri svetlobi?
Zamisli si svet v katerem bi videli smo v infrardečem delu spektra elektromegnetnega valovanja!
Kaj je barvna temperatura?
Razložite s svojimi besedami zakaj je pokazal termometer najvišjo temperaturo tam, kjer ni bilo svetlobe?
Če sončno svetlobo razlomite skozi prizmo dobite na steni vidni del spektra elektromagnetnega valovanja. Hirsch je postavil termometer tik ob rdeči svetlobi, a tam, kjer ni bilo videti nič. Kaj menite, bi vas opeklo, če bi roko postavili na drugi konec spektra, tik ob modri svetlobi?
Zamisli si svet v katerem bi videli smo v infrardečem delu spektra elektromegnetnega valovanja!
Utemeljite kako vam lahko pride prav znanje o barvni temperaturi!
KLJUČNE BESEDE
Kelvin
kélvin -a m (ẹ̑) fiz. enota za merjenje temperature po lestvici z izhodiščno točko pri absolutni ničli in z enako veliko stopinjo, kot je Celzijeva stopinja: temperatura tristo kelvinov
Prizma
prízma -e ž (ȋ) 1. geom. telo, ki ga omejujeta dva vzporedna, skladna mnogokotnika in plašč: izračunati prostornino prizme; višina prizme / četverostrana prizma; kvadratna prizma ki ima za osnovno ploskev kvadrat; pokončna prizma katere stranske ploskve stojijo pravokotno na osnovno ploskev; pravilna prizma ki ima za osnovno ploskev pravilni mnogokotnik ♦ fiz. (optična) prizma iz stekla ali druge prozorne snovi, ki se uporablja za lom ali razklon svetlobe 2. publ., s prilastkom način, izhodišče: prizma takratnega gledanja ne ustreza tej umetniški podobi / pogledati stvari skozi objektivno prizmo objektivno; ocenjevati kaj skozi prizmo današnjega okusa po današnjem okusu.
(Vir: SSKJ)
kélvin -a m (ẹ̑) fiz. enota za merjenje temperature po lestvici z izhodiščno točko pri absolutni ničli in z enako veliko stopinjo, kot je Celzijeva stopinja: temperatura tristo kelvinov
Prizma
prízma -e ž (ȋ) 1. geom. telo, ki ga omejujeta dva vzporedna, skladna mnogokotnika in plašč: izračunati prostornino prizme; višina prizme / četverostrana prizma; kvadratna prizma ki ima za osnovno ploskev kvadrat; pokončna prizma katere stranske ploskve stojijo pravokotno na osnovno ploskev; pravilna prizma ki ima za osnovno ploskev pravilni mnogokotnik ♦ fiz. (optična) prizma iz stekla ali druge prozorne snovi, ki se uporablja za lom ali razklon svetlobe 2. publ., s prilastkom način, izhodišče: prizma takratnega gledanja ne ustreza tej umetniški podobi / pogledati stvari skozi objektivno prizmo objektivno; ocenjevati kaj skozi prizmo današnjega okusa po današnjem okusu.
(Vir: SSKJ)
V RAZMISLEK
Z barvno temperaturo se bomo ponovno srečali pri poglavju o uravnavanju beline. Tam bomo pvoedali kako jo lahko sutvarjalno uporabite v svoj prid, kako uravnavate s tem povezane nastavitve beline na fotoaparatu in kameri in kakšne praktične posledice imajo te nastavitve na kočni videz podobe.
ALI STE VEDELI?
Na čast lordu Kelvinu in njegovemu prispevku pri
razvoju fizike v devetnajstem stoletju pri označevanju temperature
svetlobe (in s tem njene barve) uporabljamo namesto stopinj Celzija
drugo temperaturno skalo, ki jo imenuemo Kelvinova skala. Določena je s
posebnim stanjem imenovanim absolutna ničla, ki je
najnižja tempratura v nam znanem vesolju in se ji lahko poljubno
približamo, ne moremo pa je doseči v končnem številu korakov (tretji
termodinačmični zakon).
Absolútna temperatúrna léstvica (tudi Kelvinova temperaturna lestvica) je lestvica za merjenje temperatur, ki jo je leta 1848 predlagal škotski inženir in fizik William Thomson, kasneje povzdignjen v lorda Kelvina. Enota v tej lestvici je kelvin, ki je tudi osnovna enota SI za merjenje temperature. Absolutna temperaturna lestvica ne pozna negativnih vrednosti - ničla v tej lestvici sovpada z absolutno ničlo. Lestvica je razdeljena na enote, imenovane kelvin (oznaka K). En kelvin je določen kot 1/273,16 razlike med temperaturo trojne točke vode in absolutno ničlo. Po velikosti intervala kelvin tako sovpada s stopinjo celzija, kar olajša pretvorbo: T(K) = T(°C) + 273,15 K. Vir: Wikipedija.
Infrardeča svetloba je v fotografiji zelo pomembna! Do pojava digitalnih fotoaparatov so mnogi fotografi uporabljali t.i. infradrdeči film, pri katerem filmska emuzlija ni bila občutljiva toliko na vidno svetlobo kot na infrardeči del spektra. S pojavom fotoparatov, ki za beleženje podobe uporabljajo svetlobna tipala infrardeče svetlobe ni več mogoče beležiti na enak način in namesto tega uporabljamo posebna svetlobna sita. Oglejte si naslednjo fotografijo narejeno z infrardečim svetlobnim sitom.
Absolútna temperatúrna léstvica (tudi Kelvinova temperaturna lestvica) je lestvica za merjenje temperatur, ki jo je leta 1848 predlagal škotski inženir in fizik William Thomson, kasneje povzdignjen v lorda Kelvina. Enota v tej lestvici je kelvin, ki je tudi osnovna enota SI za merjenje temperature. Absolutna temperaturna lestvica ne pozna negativnih vrednosti - ničla v tej lestvici sovpada z absolutno ničlo. Lestvica je razdeljena na enote, imenovane kelvin (oznaka K). En kelvin je določen kot 1/273,16 razlike med temperaturo trojne točke vode in absolutno ničlo. Po velikosti intervala kelvin tako sovpada s stopinjo celzija, kar olajša pretvorbo: T(K) = T(°C) + 273,15 K. Vir: Wikipedija.
Infrardeča svetloba je v fotografiji zelo pomembna! Do pojava digitalnih fotoaparatov so mnogi fotografi uporabljali t.i. infradrdeči film, pri katerem filmska emuzlija ni bila občutljiva toliko na vidno svetlobo kot na infrardeči del spektra. S pojavom fotoparatov, ki za beleženje podobe uporabljajo svetlobna tipala infrardeče svetlobe ni več mogoče beležiti na enak način in namesto tega uporabljamo posebna svetlobna sita. Oglejte si naslednjo fotografijo narejeno z infrardečim svetlobnim sitom.
Uravnavanje beline v fotografiji in pri snemanju pomeni, da prilagodimo občutljivost svetlobnega tipala v kamkorderju ali fotoaparatu temperaturi svetlobe, ki je naš prevladujoč vir svetlobe. Če fotografiramo v studiju pod svetlobo halogenskih žarometov bomo nastavili svetlobo na 3200 K (pogosto označeno s simbolom žarnice), če bomo fotografirali opoldan na soncu pa denimo na 5600 K (pogosto označeno s simbolom za sonce). Seveda nam fotoaparati ponujajo tudi druge, vmesne nastavitve – prav je, da se z njimi seznanimo. In podobno nam skorajda vsak fotoaparat omogoča ročno nastavljanje temperature svetlobe. Za razliko od kamkorderjev (pri katerih belino uravnamo tako, da kamkorder usmerimo v objekt bele barve in z njega odčitamo temperaturo svetlobe) se pri fotografiranju znajdemo pred določeno težavo. Fotoparati imajo namreč pred svetlobnim tipalom zaklop zaradi katerega moramo za ročne nastavitve beline motiv najprej fotografirati, nato pa odčitati temperaturo svetlobe z njega.
V VEDNOST
Kar zadeva barvno temperaturo so izjema fluorescentna svetlobna telesa, ki za svoje delovanje potrebujejo plinsko polnjenje (natrijeve cestne svetilke, živosrebrne svetilke). Tovrstna svetlobna telesa oddajajo samo določene valovne dolžine svetlobe in čeprav jih zaradi njihove kombinacije človeško prepoznava kot bela, so v resnici po navadi zelenkasta, modrikasta ali rumenkasta.
Pomembno je, da veste, da je pretvorba iz Celzijeve skale v Kelvinovo relativno enostavna: h Kelvinom dodamo približno 273 in dobimo stopinje Celzija (Kelvinova skala ne uporablja stopinj – za 5400 K rečemo samo, da je temeratura 5400 Kelvinov). Za svetlobo torej pravimo, da ima svojo temperaturo in ne barve. Rdečeoranžna svetloba ima denimo okoli 2800 K, rumena okoli 3200, bela pa 5400 K. S temi oznakami tudi opisujemo svetlobne vire.
Pomembno je, da veste, da je pretvorba iz Celzijeve skale v Kelvinovo relativno enostavna: h Kelvinom dodamo približno 273 in dobimo stopinje Celzija (Kelvinova skala ne uporablja stopinj – za 5400 K rečemo samo, da je temeratura 5400 Kelvinov). Za svetlobo torej pravimo, da ima svojo temperaturo in ne barve. Rdečeoranžna svetloba ima denimo okoli 2800 K, rumena okoli 3200, bela pa 5400 K. S temi oznakami tudi opisujemo svetlobne vire.
Za razumevanje temperature svetlobe v optiki je povsem dovolj da veste, da je barva svetlobe, ki jo seva neko telo, odvisna od temperature njenega izvora. Do tega pride, ker človeško oko vidi vse valovne dolžine svetlobe hkrati, kar pomeni, da je barva predmeta samo poimenovanje za določeno sestavo odbite svetlobe. Kakšne praktične posledice pa ima vse kar smo do sedaj povedali o fotografiji? Predvsem dvoje: (1) Ker se človeško oko barvam do določene mere prilagaja, fotoaparat ali kamkorder pa ne, moramo pred fotografiranjem nastaviti barvno temperaturo. Temu postopku pravimo uravnavanje ali uravnoteženje beline (angl. white balance) in (2) kadar delamo z različnimi svetlobnimi viri, ki imajo različno temperaturo svetlobe moramo poskrbeti, da bo imela svetloba, ki osvetljuje naš motiv enako tempraturo.
POMNITE
Če bi navadno žarnico segreli na približno 5600 K, bi bila barva njene svetlobe prav tako modrikasta, kot je denimo sončna. In podobno: če bi namesto volframove nitke uporabili železno ali grafitno, bi bila barva svetlobe enaka. In seveda, če bi sonce ohladili na temperaturo okoli 2800 K, bi bila sestava spektra svetlobe, ki bi nas dosegla, prav tako rumenkasta, kot je svetloba sveče.
Za osvetljevanje s svetlobnimi siti ne uporabljajte neoriginalnih materialov in ponaredkov – raznih folij, ki jih kupite za druge namene. Izjema je morebiti »peki« ali »paus« papir, ki ga uporabljamo, da svetlobo zmehčamo (več o tem v naslednjih poglavjih). Razne obarvane PVC folije pa se bodo na toploti, ki jo sevajo svetila hitro stopila in lahko celo povzročijo požar!
Za osvetljevanje s svetlobnimi siti ne uporabljajte neoriginalnih materialov in ponaredkov – raznih folij, ki jih kupite za druge namene. Izjema je morebiti »peki« ali »paus« papir, ki ga uporabljamo, da svetlobo zmehčamo (več o tem v naslednjih poglavjih). Razne obarvane PVC folije pa se bodo na toploti, ki jo sevajo svetila hitro stopila in lahko celo povzročijo požar!
NAPOTILA
V vesolju obstaja mnogo sonc, pravimo jim zvezde, in jih je – podobno kakor mnogo drugih stvari, ki oddajajo svetlobo – mogoče fotografirati. Le kakovostno stojalo potrebujete in dovolj dolg osvetlitveni čas. Naslednjič, ko boste zunaj mesta in ko bo nebo nad vami jasno, peljite svojega fanta (ali dekle) na romantičen nočni sprehod. Za trenutek se ustavita v naravi in občudujta zvezde. Medtem, ko vaš partner zaljubljeno strmi v nebo (ali v vas), pripravite stojalo, nastavite aparat in naredite prvo fotografijo. Predlagamo osvetlitveni čas minute ali dveh. Medtem ko čakate, se seveda lahko povsem prepustite skrivnostnim razgovorom o čarobnosti zvezd. Ali čemu podobnemu. Ko pridete domov, analizirajte fotografijo. Povejte, kaj opazite, česar s prostim očesom niste! In še eno vprašanje: Zakaj že morate zapustiti mesto?
Fotografija, ki ste jo naredili, je verjetno precej podobna tej na sliki zgoraj. Čeprav smo na njej barve zaradi nazornosti nekoliko poudarili, povejte, kaj menite, zakaj so zvezde različnih barv? Eden izmed razlogov so seveda popačenja v objektivu in svetlobnem tipalu, a ta niso tako bistvena. Zvezde svetijo z različno barvo, ker je temperatura njihovega površja različna. To pa je tudi metoda, s katero znanstveniki določajo starost in velikost zvezd. Več o tem lahko zveste, če obiščete spletno stran namenjeno zvezdoslovju. Kliknite za prenos datoteke, ki se bo odprla v novem zavihku.