La fotografia scientifica comprende l’insieme delle tecniche fotografiche utilizzate per osservare, registrare, analizzare e comunicare fenomeni di interesse scientifico. Può riguardare organismi viventi, materiali, fenomeni fisici, strutture microscopiche, processi chimici, reperti archeologici e numerosi altri soggetti appartenenti ai diversi campi della ricerca.
A differenza di molti altri generi fotografici, l’obiettivo principale non è necessariamente ottenere un’immagine esteticamente interessante, ma produrre una rappresentazione attendibile e utile allo scopo per il quale viene realizzata. In alcuni casi la fotografia costituisce una semplice documentazione visiva; in altri diventa parte integrante dell’esperimento e permette di raccogliere informazioni che possono essere successivamente analizzate e confrontate.
La fotografia scientifica può inoltre estendere le capacità della visione umana. Microscopi, riprese ad alta velocità, radiazioni non visibili, tecniche multispettrali e altri sistemi di acquisizione permettono di osservare strutture e fenomeni che non potrebbero essere percepiti direttamente dai nostri occhi.
Applicazioni e significato
Le applicazioni della fotografia scientifica sono estremamente numerose:
- Biologia, botanica e zoologia;
- Fisica e chimica;
- Geologia e scienze della Terra;
- Microscopia e studio delle strutture di piccolissime dimensioni;
- Archeologia e conservazione dei beni culturali;
- Ingegneria e scienza dei materiali;
- Documentazione di esperimenti di laboratorio;
- Ricerca ambientale e monitoraggio degli ecosistemi;
- Pubblicazioni scientifiche, didattica e divulgazione.
Il valore dell’immagine dipende soprattutto dalla sua capacità di fornire informazioni attendibili. Una fotografia può documentare lo stato di un campione, mostrare l’evoluzione di un processo, consentire il confronto tra differenti condizioni sperimentali oppure rendere comprensibile un fenomeno complesso a studenti e pubblico non specializzato.
Approccio
Nella fotografia scientifica il metodo di lavoro viene determinato principalmente dall’obiettivo dell’osservazione. Prima di fotografare è necessario stabilire quali informazioni debbano essere registrate e quali condizioni debbano rimanere controllate.
La preparazione può comprendere:
- Definizione precisa dello scopo della fotografia;
- Preparazione e posizionamento del soggetto o del campione;
- Scelta della scala e dell’ingrandimento necessari;
- Controllo delle condizioni di illuminazione;
- Calibrazione dell’attrezzatura quando richiesta;
- Definizione di parametri di ripresa ripetibili;
- Registrazione delle informazioni necessarie a interpretare correttamente l’immagine.
La ripetibilità assume particolare importanza: se fotografie realizzate in momenti differenti devono essere confrontate, distanza, ingrandimento, illuminazione, esposizione e altri parametri devono essere mantenuti il più possibile costanti.
Difficoltà principali da affrontare
Le difficoltà dipendono fortemente dal settore scientifico nel quale si opera:
- Rappresentare correttamente dimensioni, proporzioni e colori;
- Fotografare soggetti estremamente piccoli o poco contrastati;
- Registrare fenomeni molto rapidi o molto lenti;
- Controllare riflessi e caratteristiche delle superfici;
- Mantenere condizioni di ripresa ripetibili;
- Evitare alterazioni dell’immagine che possano compromettere il valore documentale;
- Comprendere sufficientemente il fenomeno scientifico che deve essere rappresentato.
Una fotografia tecnicamente spettacolare può essere scientificamente inutile se altera o nasconde l’informazione importante. Il fotografo deve quindi conoscere non soltanto la tecnica fotografica, ma anche lo scopo dell’osservazione.
Tecniche di ripresa
La fotografia scientifica utilizza tecniche estremamente differenti, alcune delle quali molto specializzate:
- Fotografia macro e microfotografia;
- Fotografia attraverso microscopi e altri strumenti ottici;
- Ripresa ad alta velocità per fenomeni estremamente rapidi;
- Time-lapse per documentare processi molto lenti;
- Fotografia nell’infrarosso e nell’ultravioletto;
- Imaging multispettrale e altre tecniche basate su differenti bande dello spettro elettromagnetico;
- Fotografia stereoscopica e sistemi destinati alla ricostruzione tridimensionale;
- Tecniche di acquisizione automatizzata e sequenziale.
Le riprese ad alta velocità, per esempio, permettono di osservare dettagli di fenomeni che si verificano in frazioni di secondo; il time-lapse compie invece l’operazione opposta, comprimendo ore, giorni o periodi ancora più lunghi in sequenze che rendono percepibili trasformazioni normalmente troppo lente per essere osservate.
Attrezzatura utilizzata
Accanto alle normali fotocamere, la fotografia scientifica può richiedere apparecchiature molto specifiche:
- Fotocamere reflex e mirrorless ad alta risoluzione;
- Obiettivi macro e sistemi ad elevato ingrandimento;
- Microscopi e adattatori fotografici;
- Fotocamere ad alta velocità;
- Sensori sensibili a particolari regioni dello spettro;
- Sistemi di illuminazione controllata;
- Supporti micrometrici e sistemi di posizionamento;
- Scale metriche, riferimenti cromatici e strumenti di calibrazione.
In alcune applicazioni la fotocamera non costituisce nemmeno uno strumento autonomo, ma diventa parte di un sistema più complesso formato da microscopi, strumenti di laboratorio, computer e apparecchiature di acquisizione e misurazione.
Gestione dell’illuminazione
L’illuminazione assume un ruolo fondamentale perché può determinare quali caratteristiche del soggetto risultano visibili. Più che creare un’atmosfera, come avviene in molti generi fotografici, la luce deve spesso mettere in evidenza informazioni specifiche.
Possono essere utilizzati:
- Luce diffusa per ottenere una rappresentazione uniforme;
- Luce radente per evidenziare rilievi e irregolarità superficiali;
- Controluce per osservare trasparenze e strutture interne;
- Illuminazione polarizzata per controllare riflessi o analizzare determinati materiali;
- Flash ad altissima velocità per congelare fenomeni rapidi;
- Radiazione ultravioletta per evidenziare fenomeni di fluorescenza;
- Illuminazione specifica per tecniche di acquisizione multispettrale.
In questo ambito l’illuminazione può quindi diventare parte stessa dello strumento di osservazione. Modificando lunghezza d’onda, direzione o polarizzazione della luce possono emergere caratteristiche del soggetto che non sarebbero percepibili con una normale illuminazione.
Differenze tra passato e presente
Fotografia e scienza sono strettamente legate fin dalle origini del mezzo fotografico. La possibilità di registrare un fenomeno in maniera relativamente oggettiva offrì agli studiosi uno strumento nuovo per documentare osservazioni e conservare immagini che potevano essere successivamente analizzate.
Nel corso dell’Ottocento e del Novecento la fotografia contribuì allo sviluppo di numerosi campi scientifici. L’introduzione di tecniche come microfotografia, fotografia ad alta velocità e riprese in regioni non visibili dello spettro permise progressivamente di superare i limiti dell’osservazione diretta.
La tecnologia digitale ha ulteriormente trasformato questo rapporto:
- Controllo immediato delle immagini acquisite;
- Sensori con sensibilità e risoluzione sempre maggiori;
- Automazione di lunghe sequenze fotografiche;
- Possibilità di elaborare quantitativamente le immagini;
- Combinazione automatizzata di numerosi scatti;
- Archiviazione e confronto di grandi quantità di dati visivi;
- Integrazione sempre maggiore tra fotografia, strumenti scientifici e software di analisi.
Il passaggio al digitale ha inoltre modificato il concetto stesso di immagine scientifica: in molti settori l’immagine non è più soltanto qualcosa da osservare, ma un insieme di dati dal quale possono essere ricavate misurazioni e informazioni quantitative.
Chi è il fotografo di fotografia scientifica
Il fotografo scientifico deve unire competenze fotografiche a una buona comprensione del settore nel quale opera. Tra le caratteristiche più importanti troviamo:
- Grande precisione tecnica;
- Conoscenza approfondita dell’esposizione e dell’illuminazione;
- Capacità di utilizzare apparecchiature specialistiche;
- Metodo e attenzione alla ripetibilità delle procedure;
- Capacità di documentare correttamente le condizioni di ripresa;
- Conoscenze scientifiche adeguate all’ambito di lavoro;
- Capacità di collaborare con ricercatori e tecnici;
- Rigore nella gestione e nell’elaborazione delle immagini.
In molti casi il fotografo scientifico è egli stesso un ricercatore, un tecnico di laboratorio o uno specialista che utilizza la fotografia come parte della propria attività. In altri contesti, fotografi specializzati collaborano con scienziati e istituzioni mettendo a disposizione competenze specificamente dedicate all’imaging.
Come formarsi per diventare un fotografo di questo genere fotografico
Non esiste un unico percorso di formazione, perché le competenze richieste dipendono dal settore scientifico di applicazione. È comunque utile:
- Acquisire solide conoscenze di tecnica fotografica;
- Studiare ottica, comportamento della luce e teoria del colore;
- Approfondire fotografia macro e tecniche ad alto ingrandimento;
- Imparare a utilizzare strumenti di misurazione e calibrazione;
- Acquisire conoscenze scientifiche nel settore di specializzazione;
- Studiare tecniche di acquisizione ed elaborazione delle immagini;
- Fare esperienza in laboratori, università, centri di ricerca o istituzioni scientifiche.
La specializzazione assume un’importanza particolare. Fotografare un reperto archeologico, una struttura microscopica o un esperimento di fisica richiede conoscenze differenti: comprendere ciò che si sta osservando è spesso indispensabile per sapere come fotografarlo correttamente.
Fotografi celebri
Eadweard Muybridge (Regno Unito, 1830–1904) utilizzò sequenze fotografiche per studiare scientificamente il movimento degli esseri umani e degli animali. I suoi esperimenti permisero di analizzare fasi del movimento troppo rapide per essere distinte chiaramente dall’occhio umano.
Étienne-Jules Marey (Francia, 1830–1904) fu medico, fisiologo e ricercatore. Attraverso la cronofotografia studiò il movimento trasformando la fotografia in un vero strumento di indagine scientifica.
Harold Eugene Edgerton (Stati Uniti, 1903–1990) fu ingegnere, docente e pioniere nell’utilizzo della luce stroboscopica e della fotografia ad alta velocità. Le sue celebri immagini permisero di osservare fenomeni che si verificano in intervalli temporali troppo brevi per essere percepiti direttamente.
Wilson Bentley (Stati Uniti, 1865–1931), conosciuto anche come Snowflake Bentley, dedicò gran parte della propria attività alla microfotografia dei cristalli di neve, documentandone migliaia e contribuendo alla conoscenza e alla divulgazione delle loro differenti strutture.
La fotografia scientifica occupa un territorio particolare nel quale l’immagine non serve soltanto a mostrare, ma anche a osservare, confrontare, misurare e comprendere. Dalle prime sequenze fotografiche dedicate allo studio del movimento alle moderne tecniche microscopiche e multispettrali, la fotografia ha progressivamente esteso le capacità dell’occhio umano e contribuito alla conoscenza di fenomeni altrimenti difficili o impossibili da vedere. In questo genere precisione tecnica e metodo scientifico diventano inseparabili: la qualità dell’immagine non dipende soltanto dal suo aspetto, ma soprattutto dalla qualità delle informazioni che riesce a rendere visibili.
