Инфракрасные пейзажи

Условие задачи:
Инфракрасные пейзажи
Инфракрасная фотография в ближнем диапазоне позволяет получать снимки в необычных тонах. Объясните, почему листва растений на инфракрасных фотографиях выглядит белой? Предложите простой способ инфракрасной съёмки в полевых условиях. Какие свойства листьев или растений (например, содержание воды в листе или поражение плесенью) можно определить в полевых условиях, используя такую инфракрасную фотографию?
Задача 4.

Цели работы:
Определить, что такое инфракрасная фотография.
01.
Объяснить, почему листва растений на инфракрасных фотографиях выглядит белой.
02.
Предложить простой способ инфракрасной съёмки в полевых условиях.
03.
04.
Изучить, какие свойства листьев или растений можно определить в полевых условиях, используя такую инфракрасную фотографию.

01. Что такое инфракрасная фотография?

Для получения цифровой и пленочной инфракрасной фотографии используется чувствительность плёнки или матрицы цифрового фотоаппарата к инфракрасному излучению.
Спектр инфракрасного излучения делится на три части:
· Ближнее IR-A — 700—1400 нм;
· Среднее IR-B — 1400-30.000 нм;
· Дальнее IR-С — 30.000-1.000.000 нм;
Матрица цифровой фотокамеры не может записать среднее и дальнее инфракрасное излучение. Поэтому в цифровой инфракрасной фотографии используется ближнее инфракрасное излучение в диапазоне от 700 до 900 нм.
Электромагнитный спектр

Изображения, которые мы видим на инфракрасных фотографиях, демонстрируют физическое свойство предметов: отражать или поглощать инфракрасное излучение, но ни в коем случае не излучаемое объектом тепло.
Так, к примеру, вода и небо максимально поглощают инфракрасное излучение, а листва и облака максимально отражают. Поэтому на инфракрасных фотографиях листву и облака мы видим максимально белыми, а небо и воду максимально черными.

02. Почему листва растений на инфракрасных фотографиях выглядят белой?

Деревья и растения излучают свет - миф или реальность?
Ни один из известных видов растений не обладает естественной биолюминесценцией - только некоторые животные, бактерии, планктон и грибы.
Например, если растения излучают свет, то, вероятно, мы могли бы делать инфракрасные фотографии растительности ночью, НО мы не сможем.

Ответ уже близко . . .
Причина, по которой лиственные деревья, трава, цветы и т.д. светятся белым на пленке, в первую очередь потому что:
структура их живых клеток отражает большую часть инфракрасной энергии солнца, а не поглощает ее.
Также может быть вторичный эффект - своего рода:
флуоресцентный эффект, при котором их клетки слабо светятся при освещении инфракрасным источником энергии, таким как солнце.

WOOD - эффект:
В любом случае свечение часто называют «WOOD-эффект» («эффект дерева»). Это относится не к дереву (которое кажется темным, а не светлым на ИК-пленке), а к Роберту Вуду, пионеру в области инфракрасной пленки, который в 1910 году впервые опубликовал инфракрасные фотографии.

03.Простой способ инфракрасной съемки в полевых условиях.

Пожалуй, это самый лучший метод альтернативной инфракрасной фотосъемки, который можно порекомендовать.
Он дает:
приемлемый результат;
не требует никаких финансовых вложений.
Всё, что нам понадобится:
это кусок не засвеченной, но проявленной обратимой (то есть, «слайдовой») фотоплёнки.
Снимая цифровой фотокамерой через этот обрезок слайда, мы и получаем инфракрасные изображения. При этом фотоплёнка исполняет обязанности инфракрасного светофильтра. Как видите, этот метод обошелся нам бесплатно.
Отрезок проявленной незасвеченной обратимой фотопленки, необходимой для съемки.

Как результат, мы и получаем инфракрасные изображения, подобное приведённому на фото:
Фотографии листьев дерева при обычном (слева) и инфракрасном (справа) освещении.

Поскольку объектив фотоаппарата, особенно зеркального, имеет достаточно большой диаметр, рекомендуем пользоваться фотопленкой формата 120. Ширина такой пленки составляет 6 см, поэтому из неё можно вырезать кусок нужного размера, в отличие от узкоформатной пленки. Такую плёнку вовсе необязательно покупать и тут же проявлять: готовые ненужные обрезки можно попросить у любого знакомого оператора.

04.Какие свойства листьев или растений можно определить в полевых условиях, используя инфракрасную фотографию.

Инфракрасная фотография позволяет получать дополнительную (по сравнению с фотографией в видимом свете или при рассматривании объекта глазом) информацию об объекте? Да, это действительно так!
Благодаря различию коэффициентов отражения и пропускания в видимом и инфракрасном диапазонах на инфракрасной фотографии можно увидеть детали, не видимые глазом и на обычной фотографии. Эти особенности инфракрасной фотографии широко используются в ботанике - при изучении болезней растений.

Фотография «больного» листа дерева при обычном (слева) и инфракрасном (справа) освещении.

Выводы:
Изучили, что такое инфракрасная фотография, а также инфракрасный спектр. Определили, что изображения, которые мы видим на инфракрасных фотографиях, демонстрируют физическое свойство предметов: отражать или поглощать инфракрасное излучение, но ни в коем случае не излучаемое объектом тепло.
Объяснили, почему листва растений на инфракрасных фотографиях выглядит белой. Рассмотрели, что такое «WOOD-эффект» («эффект дерева»).
Предложили простой способ инфракрасной съемки в полевых условиях. Провели свой эксперимент.
Определили, с помощью эксперимента, какие свойства листьев или растений можно определить в полевых условиях, используя инфракрасную фотографию.

https://web.archive.org/web/20071013040547/http://photonotes.org/articles/ir-myths
П. Груз, Л. Макглоумен, Р. Макквистан - Основы инфракрасной техники - М., Воениздат, 1964, 464 с.
Криксунов Л.З. - Справочник по основам инфракрасной техники - М.: Сов. радио, 1978 - 400 с., ил.
Гибсон Х. - Фотографирование в инфракрасных лучах - перевод с английского к.т.н. А.Б. Мещерякова, к.т.н. В.М.Тульчинский - под редакцией д.т.н. А.А.Петушкова - Издательство «Мир» Москва 1982 г.
Оптические свойства листьев растений в ближнем инфракрасном излучении в связи с их водным режимом - д.б.н. О.А.Ильницкий, д.б.н. С.С.Радченко, д.б.н. И.С.Лискер, И.Н.Палий, Н.С.Радченко.
Квантик. ВЕЛИКИЕ УМЫ. Роберт Уильямс Вуд (стр. 18) - М. Молчанова. Роберт Вуд: история физика, изобретателя и шутника.
Список используемых источников:

Инфракрасные пейзажи
Подготовил: студент Пензенского Государственного Университета - Лёсин Илья
Команда «Al’cor» благодарит за внимание!
Задача 4.

Дополнительная информация:
Человеческий глаз воспринимает определенный спектр светового излучения — от фиолетового до красного. Все что левее фиолетового и правее красного, человеческий глаз не может видеть без специальных приборов. Левее фиолетовой видимой части спектра находится — ультрафиолетовое, рентгеновское и радиационное излучение, а правее красной видимой части — инфракрасный свет, микроволновое излучение и радиоволны.

В качестве держателя такого «светофильтра», можно использовать всё, что есть под рукой, включая саму руку, но на наш взгляд нет ничего удобнее готового держателя:
(Cokin Gelatine holder N194) для «Творческого набора» (Cokin Creative filters N375) серии «А» фирмы Cokin.
Этот пластмассовый держатель как раз и предназначен для того, чтобы вставлять в него разноцветные “фильтры”, вырезанные ножницами из желатиновых пластинок производства той же фирмы.
А мы с вами вставим в него кусок слайдовой плёнки; причём, если наш слайд абсолютно плоский, распрямление, то совершенно неважно, какой стороной он будет обращен к объективу. Если же слайд выпукло-вогнутый, то следует располагать его вогнутой стороной к объективу.
Дополнительная информация: