Als je meer wilt weten over de essentiële rol die licht speelt in fotografie, dan zul je onze cursus geweldig vinden.Een gids voor licht voor fotografen. In deze les leer je enkele basisbeginselen van licht.
Wat is licht?
Als we het woord licht gebruiken, bedoelen we meestalzichtbaarlicht, licht dat zichtbaar is voor het menselijk oog. Dit is het soort licht dat ons gezichtsvermogen mogelijk maakt. Zichtbaar licht is echter slechts een deel van het elektromagnetische stralingsspectrum.
Het grotere spectrum van elektromagnetische straling omvat radio, microgolf, infrarood, het zichtbare gebied dat we waarnemen als licht, ultraviolet, röntgenstraling en gammastraling.
Elektromagnetische straling, inclusief het zichtbare spectrum, gedraagt zich als een golf en als een deeltje. Lichtgolven die een obstakel tegenkomen, kunnen met elkaar interfereren, dit wordt diffractie genoemd.
In de fotografie ben je misschien bekend met dit concept. Als u uw diafragma te ver sluit, begint het licht een interferentiepatroon op uw beeldsensor te creëren en ziet uw beeld er zachter uit. Dit is diffractie op het werk.
Licht fungeert ook als een deeltje. Aan het einde van de 19e en het begin van de 20e eeuw toonden experimenten met licht en metalen aan dat licht ervoor kon zorgen dat elektronen uit metalen worden geëmitteerd of uitgestoten. Dit betekende dat licht zich als een deeltje gedroeg, en deze deeltjes werden fotonen genoemd.
Dit idee dat licht zich gedraagt als een golf en licht dat zich gedraagt als een deeltje is allemaal erg complex. De deeltjesaard van licht werd voor het eerst verklaard door Albert Einstein, maar je hoeft het niet op zijn niveau te begrijpen! Het is echter belangrijk om op zijn minst de basisprincipes te begrijpen van hoe licht zich gedraagt als een deeltje en een golf, omdat dit zal helpen verklaren hoe licht interageert met materie, zoals de dingen die je wilt fotograferen.
Een voorbeeld
Soms is het gemakkelijker om te denken dat licht als een deeltje met materie interageert, en soms is het gemakkelijker om te denken dat licht als een golf met materie interageert. Dit is niet een of andere wetenschappelijke sluiproute; het gaat meer om het gebruiken van de verklaring die het meest logisch is voor degenen onder ons die niet hun hele leven natuurkunde hebben gestudeerd.
Wanneer een golf door een opening of spleet gaat, straalt de golf naar buiten met een bolvormig patroon. Deze schijnbare richtingsverandering wordt diffractie genoemd. Als je dit met licht doet, ontstaat er een lichtband op de muur achter de opening die groter is dan de spleet.
Bij twee spleten zou je aan de andere kant twee lichtbanden verwachten, maar in werkelijkheid gebeurt er iets heel anders. Het licht dat door de spleet komt, creëert een interferentiepatroon op de muur. Dit wordt het dubbelspletenexperiment genoemd, en aan het begin van de 19e eeuw hielp dit experiment de acceptatie van de golftheorie van licht te versterken.
Voorbeeld uit de praktijk van een interferentiepatroon
In dit experiment wordt een groene laser gericht op twee zeer smalle spleten, gecreëerd door drie stukken grafiet die dicht bij elkaar zijn geplakt: ze raken elkaar bijna.
Wanneer het grafiet voor de laser wordt geduwd, ontstaat hetzelfde interferentiepatroon.
Fotoëlektrisch effect
Hierbij wordt een aluminium blikje verbonden met een staaldraad die is verbonden met stroken aluminiumfolie. Om het metaal op te laden met elektronen, kun je een plastic zak over een PVC-buis wrijven. Als de buis vervolgens de aluminium strips raakt, worden de elektronen daarop overgedragen en stoten ze elkaar af.
Ze doen dit omdat het blik- en stripapparaat nu een netto negatieve lading heeft, en soortgelijke ladingen elkaar afstoten.
Als er een UV-lamp op het blik wordt gericht, ontspannen de foliestroken.
Dat komt doordat het UV-licht ervoor zorgt dat de elektronen uit het blikje worden geworpen, waardoor de lading wordt geneutraliseerd. Als dit herhaald zou worden met een groene laser, zou er niets gebeuren omdat groen licht niet dezelfde energie heeft als UV-licht, hoe helder het ook is. Een heel felle spotlight zou ook niet werken, omdat de hoeveelheid energie in licht verband houdt met de frequentie ervan, en niet met de hoeveelheid.
UV-licht heeft een hogere energie vergeleken met zichtbaar licht, dus in dit experiment zullen de elektronen uit het blikje worden geworpen. Licht met een lagere energie – en dus met een lagere frequentie – heeft helemaal geen effect.
Het wetenschappelijke bit
Einstein legde uit dat elektromagnetische straling uit fotonen bestaat. Fotonen zijn kleine stukjes energie die zich met de snelheid van het licht door een vacuüm verplaatsen. Fotonen hebben geen massa en dragen een bepaald kwantificeerbaar energieniveau, dat ook verband houdt met de frequentie van de elektromagnetische golf.
Het elektromagnetische veld rond het foton fluctueert van positief naar negatief en weer terug naar positief terwijl de fotonen door de ruimte bewegen. Dit kan worden gezien als een zichzelf voortplantende transversaal oscillerende golf.
Zelfvoortplanting verwijst naar het feit dat een veranderend elektrisch veld een veranderend magnetisch veld genereert, en het veranderende magnetische veld een veranderend elektrisch veld genereert. Het resultaat is dat er een oneindige lus ontstaat die zichzelf door de ruimte voortplant.
Een transversale golf is een bewegende golf die bestaat uit oscillaties die loodrecht op de richting van de golf plaatsvinden. Als een golf langs de x-as beweegt, moeten oscillaties op de y-as of de z-as plaatsvinden. Elektromagnetische golven bestaan uit twee componenten – een elektrisch veld en een magnetisch veld – die 90 graden ten opzichte van elkaar zijn georiënteerd en altijd in fase zijn.
In dit voorbeeld bevindt het elektrische veld zich op de y-as en het magnetische veld op de z-as. De golf beweegt zich langs de x-as.
Als we naar meer voorbeelden kijken van hoe deze golven werken, wordt het verwarrend om beide velden tegelijkertijd te bekijken, en vaak is het goed genoeg om alleen maar over de richting en oriëntatie van het elektrische veld te praten.
Deze golf heeft veel overeenkomsten met andere golven die je misschien kent, zoals watergolven. Het heeft toppen en dalen, en de afstand daartussen is de golflengte.
Frequentie is het aantal volledige golfcycli of golflengten dat in één seconde een punt in de ruimte passeert. Deze meting wordt Hertz genoemd, naar Heinrich Rudolf Hertz, een Duitse natuurkundige die voor het eerst het bestaan van elektromagnetische golven overtuigend bewees. Deze golven werden getheoretiseerd door de elektromagnetische lichttheorie van James Clerk Maxwell.
In tegenstelling tot watergolven geldt dat hoe sneller een elektromagnetische golf oscilleert, of hoe hoger de frequentie, hoe meer energie de golf heeft. In het zichtbare spectrum zien we deze frequentieverschillen als kleur.
Rood heeft de langste golflengte en daarom de laagste energie van zichtbaar licht. Violet is de hoogste frequentie en heeft de hoogste energie van zichtbaar licht. Net boven violet bevindt zich ultraviolet licht.
Ultraviolet licht heeft zelfs meer energie dan zichtbaar licht, en dit is waar elektromagnetische golven schadelijk voor de mens beginnen te worden.
Naarmate je hogerop komt, kom je in aanraking met röntgen- en gammastraling, die nog schadelijker zijn. Als je de schaal afdaalt, net voorbij zichtbaar licht, kom je bij infrarood, dan bij microgolven en uiteindelijk bij lange radiogolven.
Infrarood wordt vaak geassocieerd met warmte. Dit komt omdat infraroodenergie ervoor zorgt dat moleculen sneller trillen, en we voelen dit als warmte. In feite zendt alles in het universum infrarood licht uit. In tegenstelling tot andere vormen van energie heeft elektromagnetische straling geen medium nodig om zich te verplaatsen. Elektromagnetische straling kan zich door een vacuüm verplaatsen.
Meer licht in fotografiegidsen
Leer meer over directe reflecties en zie hoe ze werken in verlichting en fotografie met deze tutorial.
Als je meer wilt weten over de essentiële rol die licht speelt in fotografie, dan zul je onze cursus, A Photographer's Guide to Light, zeker geweldig vinden. In deze...
In deze video-tutorial van A Photographer's Guide to Light leert u de basisprincipes van lichttransmissie.
Heeft licht werkelijk ‘kwaliteiten’? Ja dat doet het! In deze les leer je alles over veel van deze kwaliteiten, inclusief de verschillen tussen harde...
Over de Auteurs
David Bodeheeft de videocursus gemaakt waarin deze les is opgenomen. Dave is een expert op het gebied van video- en audioproductie en woont in de staat New York. Hij werkt als cameraman, redacteur, uitvinder, motion graphics-ontwerper, opnametechnicus en studiomuzikant.
Marie Gardinerschreef de tekstversie van deze les, en deze werd bewerkt en gepubliceerd doorJackson Couse. Jackson is fotograaf en redacteur van desectie van Envato Tuts+.
