viernes, 28 de junio de 2013

El arte científico de la fotografía


Desde el descubrimiento y difusión de la fotografía en 1839, sus posibilidades de documentación  constituyeron una de sus características más fascinantes. Pensemos que todo el material gráfico que disponía la humanidad, antes de la aparición de la fotografía, eran las interpretaciones personales de los artistas, y por lo tanto una descripción subjetiva  de la realidad.

Por eso no es de extrañar que la primera aplicación científica de la Fotografía estuviese basada en su capacidad para registrar y duplicar imágenes. Uno de los pioneros, Henry Fox Talbot, realizó un gran número de copias de flores y hojas, en lo que llamaba "dibujos fotogénicos". Sus experimentos incluyeron también microfotografías utilizando un microscopio solar. En Francia, Alfred Donné logró adaptar también la daguerrotipia a un microscopio. Pero la primera recopilación sistemática, con una intención de clasificación científica, fue realizada por la botánica Anna Atkins, entre 1843 y 1853, para su catálogo de "Algas Británicas: Cianotipias", utilizando papel sensibilizado con sales de hierro, según el proceso llamado Cianotipia.
También las Artes se beneficiaron de las posibilidades de la nueva técnica y se inició la publicación de libros de imágenes de obras de arte y construcciones en lugares lejanos, que la mayoría de las personas sólo habían podido conocer por grabados, quizá muy artísticos, pero siempre subjetivos.

Pero el interés por la fotografía va mucho más allá de sus posibilidades documentales y artísticas. Para la Ciencia, la Fotografía ha resultado ser una herramienta multidisciplinar de primer orden, no sólo para registrar lo que el ojo percibe, sino también, en muchos casos, aquello que resulta imposible de ver. Muchos descubrimientos científicos de los siglos XIX y XX han requerido su apoyo o la propia Fotografía ha sido la causante del descubrimiento. Quizá el ejemplo más conocido en este sentido, es el descubrimiento casual de la radioactividad natural por A.H. Becquerel en 1896, al observar que una muestra de una sal de uranio había impresionado una placa fotográfica perfectamente protegida de la luz.
Hacia finales del XIX, uno de los campos de investigación más importantes de la física era la determinación de la estructura atómica, y se encontró que tanto los rayos catódicos (electrones) como los rayos "positivos" (iones con carga) podían impresionar una placa fotográfica, lo que permitía su estudio a partir de sus deflexiones por campos magnéticos. J.J. Thomson utilizó este método para determinar, la relación carga/masa del electrón y la masa del protón, así como la confirmación de la existencia de isótopos, todo ello entre 1897 y 1912.
Casi desde el descubrimiento de los rayos X, en 1895, se recurrió la fotografía para recoger en un instante una imagen radiográfica para poder estudiarlo con detenimiento. Posteriormente, el estudio de la estructura cristalina de la materia por difracción de rayos X encontró, en el registro fotográfico de los anillos de difracción, una herramienta ideal para medir los espaciados reticulares de un cristal.

La aplicación de la fotografía a fines científicos requiere equipos que en muchos casos no tienen ningún parecido con una cámara habitual. Además hay que contar con la necesidad de ópticas especiales, diferentes tipos de luz, filtros, emulsiones especiales y muchos otros factores, con el fin de tratar de conseguir el resultado buscado.
Pero los resultados de mayor interés y donde la fotografía constituye una ayuda insustituible es cuando se realizan tomas de sucesos o situaciones que nuestros ojos no pueden percibir, incluso con la ayuda de otros medios. En este terreno es donde la fotografía se convierte en una herramienta de primer orden al servicio de la ciencia. Por ejemplo, las emulsiones fotográficas pueden confeccionarse con una sensibilidad extendida al infrarrojo, o bien limitando al ultravioleta la sensibilidad natural de los haluros de plata. Con estas emulsiones es posible registrar imágenes que no son visibles por nosotros.
La fotografía con emulsiones infrarrojas (3) se aplica en termografía, fotografía nocturna, estudio de documentos antiguos o casi borrados (ya que los restos de tinta pueden absorber en el infrarrojo y hacerse visibles), detección de vegetación sana de la enferma, estudio de las corrientes marinas, estudio de la atmósfera, y en general, de cualquier situación en que se produzcan variaciones de temperatura, incluyendo diagnósticos médicos, por ejemplo, para localización de tumores. Las aplicaciones son muy numerosas y variadas. También en Arte se utilizan estas emulsiones para observar detalles cubiertos por barnices, modificaciones o preparaciones realizadas por el artista debajo de la imagen visible.
En el extremo opuesto, la fotografía con luz ultravioleta se aplica también al estudio de obras de arte, identificación de documentos, criminología, microfotografía y fluorescencia.
Por otra parte la fotografía presenta la posibilidad de mostrar imágenes de sucesos que transcurren de forma muy rápida. La visión humana puede distinguir hasta 10 imágenes por segundo, pero con el dispositivo adecuado, una cámara puede registrar movimientos de milésimas de segundo. El pionero en el estudio del movimiento fue E. Muybridge, que realizó tomas sistemáticas para estudiar los movimientos de algunos animales y personas. Posteriormente, a partir de los años 30, el Prof. H. Edgerton, utilizando luces estraboscópicas, logró mostrar el movimiento de una bola o el golpe de un jugador de golf, entre otras muchas famosas instantáneas. Actualmente es posible trabajar en el orden de los picosegundos (10-12 seg), e incluso femtosegundos (10-15 seg) utilizando como fuente de luz un láser pulsado. Esta técnica permite estudiar mecanismos de reacciones químicas, el movimiento en líquidos y gases. Actualmente mediciones ultrarrápidas se utilizan en balística, combustión y detonación, estudios vibracionales, medicina, dinámica de fluidos y otras muchas áreas.



Diversas técnicas de uso más habitual en las diferentes ramas científicas y técnicas son:

Macrofotografía: El tamaño de la imagen en la toma es similar al tamaño del objeto o un poco más grande. Aplicación: Pequeños objetos, detalles en obras de arte, mineralogía, industria, etc.

Microfotografía: La cámara utiliza el microscopio como óptica para registrar en la placa lo que vemos por el ocular (6), con una resolución de hasta 200 nm y una ampliación de hasta unos 1500 aumentos. La técnica presenta muchas variantes, como microscopía de fluorescencia, de contraste de fase (para registrar pequeños relieves) y de interferencias. Aplicaciones: Biología, mineralogía, metalurgia, estudio de materiales e infinidad de campos. Recomendamos, por su belleza, visitar la dirección que se da más abajo (6).

Microscopía electrónica: Logra el mayor nivel de ampliación. La luz es substituida por un haz de electrones que es enfocado por campos magnéticos. Variantes: Microscopía electrónica de barrido (para el estudio de la superficie del objeto), y microscopía de fuerzas atómicas y efecto túnel, con el que es posible llegar a obtener información sobre la posición de los átomos (7) con resoluciones nanométricas, e incluso atómicas. Las aplicaciones de la microscopía electrónica son muchísimas: Estudio de células, bacterias, virus, cristalografía, y en general, sobre la estructura de la materia tanto en aspectos tecnológicos como científicos.
En conexión con la microfotografía podemos señalar una variante, la fotolitografía, utilizada en la fabricación de CDs, circuitos integrados y microchips. Para poder empaquetar el mayor número de transistores se requiere utilizar luz de menor longitud de onda para impresionar la fotorresina. Así se utiliza un láser excimer en el ultravioleta (en lugar de la tradicional lámpara de vapor de mercurio) se pueden obtener resoluciones de 130 nm y situar mil millones de transistores en un chip. Y se espera llegar hasta controlar los 65 nm y quizás 16 mil millones de transistores, utilizando fuentes de luz de menor longitud de onda.

Rayos X: Su aplicación más conocida es en diagnóstico médico, por su propiedad de atravesar los tejidos. Por esa misma propiedad se aplica en otros campos tecnológicos, tal como estudiar fallos en materiales. Otra aplicación es en el estudio de estructuras cristalinas o en la identificación de compuestos. De forma similar, los Rayos gamma, emitidos por algunas sustancias radiactivas y más penetrantes que los rayos X, se utilizan en controles industriales, arqueología y estudio de obras de arte.

Escintigrafía: Por esta técnica se puede visualizar la distribución de un isótopo radiactivo incorporado a un organismo, poniendo de manifiesto su funcionamiento.

Holografía: Fotografías de aspecto tridimensional realizadas por medio de un láser, con aplicaciones de identificación y para evitar falsificaciones.

Fuente:
http://bit.ly/RSGkwu

Renato Picerno
Comunicación
Museo Interactivo de Ciencia

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