Kyvadlo funguje podle elementárních fyzikálních zákonů. Zkusme zaznamenat jeho pohyb pomocí fotoaparátu. Výsledky jsou překvapující.
Vždy když se v internetové fotogalerii objeví fotografie světelné stopy kyvadla, nastane menší rozruch. Fotografové se rozdělí na dva tábory a přou se o základní fakt: Je tohle ještě fotografie? Jsem na straně těch, kteří tvrdí že je. Pro některé uživatele je světelné kyvadlo novinkou a ptají se jak se TO fotografuje. Výroba a fotografování světelného kyvadla je především zábava a někdy i zkouška fotografovy trpělivosti.
Příprava a nákup LED diod
Nejprve si zajistíme zdroj světla. Měl by být dostatečně malý a jasný. Ideální je LED dioda. LED diody různých barev a tvarů, blikající i měnící barvy, lze zakoupit v obchodech s elektronickými součástkami. Pokud nedisponujete neutrálním šedým filtrem, nekupujte vysokosvítivé LED diody. Jejich světlo je tak jasné, že i při nejvyšší cloně dochází k přepalům. Napájecí napětí LED diod je zpravidla 3 V, tedy dvě tužkové baterie zapojené v sérii nebo jedna třívoltová knoflíková baterie. Při zapojení dbejte na polaritu. Dioda svítí jen když se na její delší vývod připojí kladné napětí.
aktualizace: LED dioda dle typu má svůj mezní proud a prostým připojením na baterii by mohlo dojít k jejímu poškození. Proto spolu s diodou zakupte rezistor, který zapojíte s diodou v sérii. Doporučená hodnota odporu rezistoru pro obvyklé typy červených a žlutých LED diod je 130 ohmů při napájecím napětí tři volty. Doporučuji si informaci o vhodném napájecím napětí a hodnotě rezistoru pro zakoupenou LED diodu ověřit u prodavače.
Zapojení LED diody může být složité | I jednoduché
Náš světelný park
Provedeme odstínění diody tak, aby svítila jen její špička. Přestože většina světla diody je směrována dopředu, po stranách uniká malé množství, které by při dlouhých expozicích způsobilo nežádoucí osvícení okolí. K odstínění můžeme použít černou pásku nebo alobal, ale pozor na zkratování vývodů.
Trocha teorie z mechaniky
Kyvadlo tvoří závěs a závaží. Doba, za kterou se rozhoupaný předmět vrátí do původní polohy, se nazývá perioda. Mezní velikost výchylky se nazývá amplituda. Díky odporu vzduchu amplituda postupně klesá a kyvadlo se ustálí v tzv. stabilní poloze – nehýbe se. Délka periody nezávisí na hmotnosti závaží, ale čím větší bude jeho hmotnost, tím pomaleji bude amplituda klesat. Podrobnou fyzikální teorii vám poskytne Wikipedie. Kyvadlo můžeme omezit v pohybu a udat mu tak jednu rovinu kmitání. Kyvadla můžeme skládat – zavěšovat pod sebe. Pohyby závaží se sčítají a vznikají tak tzv. Lissajousovy obrazce.
Jednoduché kyvadlo | Dvojité kyvadlo | Dvojité kyvadlo s omezenými směry pohybu
Výroba kyvadla
Budeme potřebovat provázek a tyč. Další pomůcky pro uchycení kyvadla vyplynou z prostor, kde kyvadlo zavěsíte. Čím delší budou závěsy kyvadla, tím lépe. Místnost by měla mít možnost odstínění od pouličního osvětlení. I když budete fotografovat v noci, i malé množství světla způsobí, že na fotografiích uvidíme stěny a strop místnosti. Zajistit absolutní tmu je v některých případech složité, ne však bezpodmínečně nutné. Výsledná fotografie lze upravit v editoru nastavením černé barvy.
Tyč zavěsíme pod strop dvěma závěsy ve tvaru písmene V. Zajistíme si tak pohyb kyvadla pouze v jednom směru. Na tyč přidáme jeden závěs ve tvaru V a máme druhé kyvadlo s jedním směrem pohybu, kolmým na směr kyvu horního kyvadla. Délka závěru určuje periodu kyvu a vzájemný poměr period dvou na sebe kolmých kyvadel určuje tvar obrazců. Pod spodní kyvadlo upevníme zdroj světla.
Kyvadlo v místnosti
Fotografické vybavení
Ideální je fotoaparát s manuálně nastavitelnou a dostatečně dlouhou dobou expozice. Závěrka bude otevřena na 30 sekund i více. Stativ s možností natočení objektivu kolmo vzhůru. Pokud tohle váš stativ neumí, nasaďte fotoaparát obráceně – směr objektivu bude ve směru páky. Jste ve výhodě vlastníte-li dálkovou spoušť. Fotoaparát se pokusíme umístit co nejpřesněji pod světlený zdroj. Nastavená clona musí být dostatečně velká, aby na fotografii nebyly vidět stěny místnosti, a dostatečně malá, aby bylo jasně vidět světelnou stopu kyvadla. Ohnisko objektivu volíme tak, aby světlený obraz optimálně vyplnil snímanou plochu. Ostříme manuálně.
Experiment začíná
Rozhoupeme kyvadla. Zjistíme, že LED dioda po čase vykreslí celý obrazec a vrátí se do původní dráhy s menší amplitudou. Pokuste se tuhle dobu vysledovat a během ní exponujte. Doporučuji snímky kontrolovat, případně stáhnout do počítače a na monitoru si ověřit vámi zvolené ohnisko, zaostření a clonu. Kyvadlo můžeme zredukovat na jednoduché. I to při vhodném rozhoupání vykreslí zajímavé obrazce.
Zde je několik fotografií z mých experimentů. Fotografie jsou upravené v editoru a zmenšené.
Dvojité kyvadlo s omezenými směry pohybu:
Jednoduché kyvadlo:
Dvojité kyvadlo:
Kombinace typů kyvadel a poměrů délek závěsů:
Přeji vám hodně zábavy při fotografování a těším se na vaše fotografie v galerii.