Fotografia podwodna

Tytułem wstępu, czyli jak oczarować wszystkich?

Pewnie często opowiadałeś swoim przyjaciołom o przeżyciach z podwodnych wypraw? Słowa, nawet najpiękniejsze nie są w stanie przekazać tego, co może dobre zdjęcie. A tym bardziej to wykonane samodzielnie!

Sadzę, że każdy trzymał kiedyś aparat fotograficzny w dłoni i robił zdjęcia. Jedni potrafią tylko przyciskać mały guziczek u góry aparatu, inni potrafią w sposób świadomy nastawić wszystkie parametry ekspozycji i wykonać zdjęcie ciekawe kompozycyjnie.

Obecnie do dyspozycji mamy dwie główne drogi: 

• użycie aparatów analogowych  - mamy tutaj duży wybór aparatów od tanich jednorazówek do bardzo drogich aparatów dla profesjonalistów.
• użycie aparatów cyfrowych (fotografia cyfrowa) - bardzo dynamicznie rozwijający się dział fotografii podwodnej. Osobiście jestem zdania, że dla przeciętnego nurka jest to najlepsza droga do osiągnięcia bardzo dobrych rezultatów w krótkim czasie.
  

Pragnę odczarować temat fotografii podwodnej. Mam nadzieję że poniższy kurs w sposób przyjemny przybliży wszystkim temat. 

Poniżej zamieszczam kilka zdjęć, dla podgrzania atmosfery i zachęcenia do kursu. Wszystkim życzę aby robili takie zdjęcia, lub lepsze. Dodam, że o wyniku sesji fotograficznej nie decydują tylko umiejętności fotografa, ale również sprzęt oraz zastane warunki. I oceniam że wszystkie w podobnym stopniu.

Mając prosty aparat w obudowie, jesteśmy w stanie wykonać poprawne zdjęcia na małej głębokości, głębiej ze zdjęcia znikną kolory i efekt naszej parcy będzie nieciekawy.

Woda i kolory

Światło pod wodą ulega wpływowi wielu czynników, które oddziaływają na zdolność nurka do widzenia i interpretacji podwodnego obrazu. Nawet chemicznie czysta woda, pozbawiona mechanicznych zanieczyszczeń osłabia strumień światła na skutek pochłaniania. 

Pochłanianie światła zachodzi nierównomiernie dla różnych długości (barw) fali światła. Najintensywniej tłumione jest promieniowanie ultrafioletowe, później czerwone, fioletowe i żółte. Straty światła dla części niebieskiej i zielonej są najmniejsze.

Wszystkie odcienie koloru czerwonego znikają do ok. 5m, żółtego do 15 m (z tego powodu butle nurkowe są malowane na żółto i nawet na większej głębokości są dobrze widoczne),  a poniżej głębokości 30m wszystko posiada zielono-niebieski kolor, jako ostatni zanika  kolor niebieski. Dopiero włączenie latarki (dlatego nawet na nurkowania prowadzone w ciągu dnia dobrze zabrać latarkę, najlepiej o dużej mocą, proponuję halogen 50W lub więcej) lub zdjęcie wykonane przy użyciu lampy błyskowej, są w stanie wydobyć naturalne bogactwo kolorów. Kolorystyka jest bardzo istotna szczególnie w fotografii podwodnej.
 

	zdjęcie wykonane płytko, głębokość  2-3m (Morze Czerwone) wszystkie  kolory są dobrze widoczne, koralowce  jak i rybki posiadają kolor naturalny.  Głębiej niestety nie jest już tak kolorowo, czerwony kolor zanika bardzo szybko.
	tak wyglądało by zdjęcie wykonane  na głębokości ok. 20m bez dodatkowego oświetlenia. Wyraźnie wszystko przyjmuje zielono-niebieski odcień.
	zdjęcie wykonane na głębokości ok. 20m z lampą błyskową, dzięki  dodatkowemu oświetleniu kolory  stały się naturalne.

W wodzie zawierającej zawieszone cząsteczki pochodzenia organicznego (np. glony) lub nieorganicznego straty światła mogą sięgać 99% . W Polskich wodach śródlądowych powierzchniowa warstwa jezior zawiera tak dużą ilość drobnych glonów, że:

• nawet w bardzo czystych jeziorach na głębokości 30-40 m jest zupełnie ciemno,
• w jeziorach o średniej czystości ciemności zapadają już na 20-25m,
• a w zbiornikach powstałych w zalanych żwirowniach nawet od 5m.
  

Jak widzimy pod wodą

Obraz, tworzony pod wodą przez "gołe" oko jest nieostry. Wynika to z innego niż na powierzchni kąta załamania promieni światła wpadających do gałki ocznej, które nie ogniskują się na siatkówce ale poza jej płaszczyzną. Założenie maski lub okularków pływackich umożliwia ostre widzenie (światło wpada do oka z środowiska powietrznego). To jednak nie wszystko, promienie światła przechodzące przez szybkę maski uginają się tworząc obraz przedmiotów:

• powiększony o 1/3 (z tego powodu ryby i wszystkie przedmioty wydają się większe, niż są w rzeczywistości)
• i przybliżony o 1/4 (dlatego jeżeli próbujemy po coś sięgnąć, okazuje się że ręce mamy zbyt krótkie. Uwzględnienie tego pozornego przybliżenia jest szczególnie ważne w fotografii podwodnej)
  

 

Powyższe zdjęcie obejmuje dwa środowiska wodne i nawodne. Nurek na pierwszym planie w części podwodnej został powiększony i przybliżony, jego korpus wydaje się nieproporcjonalnie duży w stosunku do głowy. Taki efekt występuje zawsze, kiedy nurkujemy. Obiekty które widzimy są powiększone i przybliżone. 

Patrząc na prostą rurę wchodzącą pod wodę widzimy jak następuje jej załamanie na granicy powietrze-woda. Zapewniam, ze rura jest prosta, kto nie wierzy może podobny eksperyment zrobić z ołówkiem w szklance z wodą. 

 

Prawa związane z załamaniem światła

Prawo Snelliusa : 

Stosunek sinusa kąta padania, do sinusa kąta załamania jest równy stosunkowi bezwzględnego współczynnika załamania ośrodka do którego przechodzi fala, do bezwzględnego współczynnika załamania ośrodka, z którego fala pada na powierzchnię rozgraniczającą oba ośrodki.
sina/sing=v_A/v_B =n_B/n_A
 

A- kąt padania
B - kąt załamania
vA - prędkość światła w ośrodku A
vB - prędkość światła w ośrodku B 
nA - bezwzględny współczynnik załamania pierwszego ośrodka A
nB - bezwzględny współczynnik załamania drugiego ośrodka B

 

Ilość światła pod wodą

Przejście od załamania do odbicia nie jest raptowne, przy małych kątach padania mała część światła jest odbijana, prawie całe jest załamywane, przy coraz większych kątach coraz mniej światła jest załamywane, a więcej odbijane. Z tego wynika, że najwięcej światła jest pod wodą, gdy słońce jest najwyżej. W związku z tym gdy zależy nam na dobrym oświetleniu (fotografia podwodna), należy nurkować jak najbliżej godziny 12:00. Lepsze oświetlenie jest również w miesiącach letnich niż w miesiącach zimowych, oraz na mniejszych szerokościach geograficznych, pod względem oświetlenia idealny jest równik.
 

Całkowite wewnętrzne odbicie.

Z całkowitym wewnętrznym odbiciem mamy do czynienia, kiedy kąt odbicia g = 90° (90° - kąt graniczny). Warunek dodatkowy jest taki, aby ośrodek, w którym rozchodzi się światło był gęstszy od ośrodka, na granicy, którego nastąpi odbicie, czyli np. kiedy światło przechodzi z wody do powietrza. Jeśli chcemy, żeby promień załamany poruszał się równolegle do powierzchni wody, to kąt załamania musi wynosić 90 stopni, bo sinus (90) = 1. Wartość kąta padania obliczymy z równania Snelliusa.
sin (a)/sin (g )=n_G/n_A

 dla promienia przechodzącego z wody do powietrza otrzymamy, podstawiając pod n_A współczynnik załamania wody, a pod n_G współczynnik załamania powietrza otrzymujemy: 

sin (a)/sin (g )=n_powietrza/n_wody

sin(a)/1= n_powietrza/n_wody 

sin(a)= 1 / 1.33 = 0.75

Sinus kąta jest równy 0.75, dla kąta 48,6 stopnia.  Jak pokazano na rysunku poniżej, przy takim kącie padania, promień załamany porusza się równolegle do powierzchni wody. Promień załamania jest największy z możliwych.

Jeśli kąt padania będzie większy niż 48,6 stopnia, promień nie będzie załamywany, ale całkowicie odbijany. Jest to zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia. Najmniejszy kąt padania, przy którym ono się pojawia nazwano kątem granicznym.  Obszar o kącie mniejszym niż kat graniczny nazywany jest stożkiem widzialności, (bo wycina w wodzie bryłę w kształcie stożka), w tym obszarze możemy widzieć, co znajduje się nad wodą. Poza tym obszarem patrząc w górę zobaczymy:

• odbicie lustrzane dna, kiedy woda jest płytka,
  
• lub czarną plamę, kiedy dno jest daleko
  

 

	Zdjęcie wykonane pod wodą. Obiektyw został ustawiony w stronę powierzchni. Widać białe wapienne skały wystające ponad powierzchnię wody. Dolna część zdjęcia jest zaczerniona na skutek całkowitego wewnętrznego odbicia. Kąt był większy jak 48,6 stopnia. Zdjęcie wykonane na Zakrzówku.
	Taki widok można zobaczyć podnosząc głowę do góry. Powierzchnia wody musi być jednak idealnie gładka. Zdjęcie robione było z głębokości 2-3m. Zniekształcenia wynikają z drobnego falowania powierzchni wody. Zdjęcie wykonane na Zakrzówku.
	Zdjęcie wykonane na małej głębokości, powierzchnia wody zadziałała jak lustro, zamiast powierzchni wody widać odbicie dna. Trudno dostrzec gdzie przechodzi linia podziału. Zdjęcie wykonane na Zakrzówku.

 

Względny współczynnik załamania światła

Mając bezwzględne współczynniki załamania ośrodka z którego pada światło i ośrodka do którego załamuje się światło, można obliczyć względny współczynnik załamania
 
n_AB=n_A/n_B

Oznaczenia

nA - bezwzględny współczynnik załamania ośrodka A (z którego wychodzi światło) 
nB - bezwzględny współczynnik załamania ośrodka B (do którego przechodzi światło) 
nAB  współczynnik załamania (względny) ośrodka 2 względem ośrodka 1 

Względny współczynnik załamania decyduje o tym jak bardzo światło ma tendencję do skręcania swego kierunku podczas przechodzenia do innego ośrodka. Inaczej mówiąc -  przy dużym względnym współczynniku załamania światło będzie się silniej załamywać.
W przypadku, gdy nie ma dokładnego stwierdzenia o jaki współczynnik chodzi, najczęściej samo wyrażenie "współczynnik załamania" należy rozumieć jako "bezwzględny współczynnik załamania". 
 Przykładowe (bezwzględne) współczynniki załamania

• powietrze: 1,00
• lód:            1,31
• woda:        1,33 
• szkło:         1,50
  

Gęstość optyczna

 
Z dwóch ośrodków ten nazywamy gęstszym optycznie, który ma  większy współczynnik załamania czyli  mniejszą prędkość rozchodzenia się światła.
Woda o współczynniku załamania światła równym 1,33 ma większą gęstość optyczną niż powietrze o bezwzględnym współczynniku załamania wynoszącym. 1,00. 

źródło:

http://www.fotografiapodwodna.com/nurkowanie_fotografia_podwodna_wstep.htm