С этой точки зрения скрытое изображение состоит из небольших групп атомов металлического серебра на поверхности или внутри микрокристаллов галогенида, образовавшихся в результате окислительно-восстановительной реакции , вызванной фотоэффектом . В процессе проявления эти группы служат катализатором, приводящим к восстановлению до металлической формы всего кристалла. При больших экспозициях металлическое серебро восстанавливается в масштабах, видимых глазом, образуя видимое изображение без проявления. Такое явление характерно для фотоматериалов с так называемым «дневным» или «видимым проявлением», главным образом фотобумаг .

Однако, наиболее широкое распространение получила технология, требующая химического проявления невидимого латентного изображения. В этом случае проявление выступает в роли усилителя изображения, поэтому фотоматериалы второго типа обладают светочувствительностью , на несколько порядков превосходящей этот же параметр у фотобумаг с видимым проявлением.

Механизм образования

Впервые понятие скрытого изображения появилось после открытия Тальбота , который в сентябре 1840 года завершил разработку калотипии . В результате обработки экспонированной светочувствительной бумаги раствором галлоаргентонитрата (смеси азотнокислого серебра с галловой и уксусной кислотами) на ней появлялось видимое изображение . Это позволило резко повысить светочувствительность хлористого серебра и сократить необходимую выдержку с получаса, требовавшихся без химического проявления, до двух-трёх секунд. Первая гипотеза о природе скрытого изображения была высказана Франсуа Араго , который считал, что причиной явления становится способность к восстановлению до металлической формы тех микрокристаллов галогенида, в которых под воздействием фотолиза образовались микроскопические группы атомов серебра, становящиеся центрами проявления .

Современное представление о механизме образования скрытого изображения основано на квантово-механической теории, предложенной в 1938 году британскими физиками-теоретиками Рональдом Гёрни (англ. Ronald Wilfred Gurney ) и Невилом Моттом (англ. Nevill Francis Mott ) . Она основана на предположении, что реальный микрокристалл галогенида серебра обладает примесями в виде микроскопических включений, и дефектами кристаллической решётки . Под воздействием тепловых колебаний ионы , из которых состоит решётка, регулярно покидают её, причём часть ионов серебра не в состоянии вернуться обратно, перемещаясь в межузельном пространстве. Попавший на эмульсию фотон поглощается ионом галоида , а высвободившийся при этом валентный электрон попадает в «потенциальную яму». Так называется зона пониженной энергии, в которой есть примесь, и где нарушена взаимосвязь ионов . Фотоэлектрон, захваченный ямой, заряжает её отрицательно, и притягивает ближайший межузельный ион серебра. В результате ион рекомбинирует с электроном и превращается в нейтральный атом .

В свою очередь, атом галоида (например, брома), образовавшийся из иона в процессе поглощения фотона, образует так называемую положительную «дырку», которая постепенно перемещается к поверхности микрокристалла путём эстафетной передачи избыточного электрона к соседним ионам галоида. Попав на поверхность микрокристалла, дырка связывается желатиной , которая препятствует окислению центров скрытого изображения . Процесс, сопровождающийся восстановлением атома серебра, может повторяться многократно, образуя микроскопические коллоидные частицы серебра, получившие название субцентров скрытого изображения . Такие субцентры не способны вызвать проявление микрокристалла, но играют важную роль в различных методах повышения светочувствительности . Критическая масса, позволяющая катализировать восстановление всего микрокристалла при проявлении, составляет минимум четыре атома серебра и называется центром проявления .

Дальнейшие исследования показали, что теория Гёрни-Мотта объясняет процессы лишь частично. Её усовершенствовал Дж. Митчелл (англ. J. W. Mitchell ) доказав в 1957 году, что присоединение к центру светочувствительности межузельного иона серебра предшествует его нейтрализации фотоэлектроном . При этом скрытое изображение может образовываться без участия центров светочувствительности, но полученные таким образом два-три атома серебра самостоятельно образуют неустойчивый центр, получивший в литературе название «предцентра» (англ. Pre-Image Speck ). Исследования конца XX века позволяют предположить, что на ранних стадиях экспонирования центры скрытого изображения образуются по механизму Митчелла, а при достаточно больших экспозициях работает теория Гёрни-Мотта .

Светочувствительность

Наиболее эффективный путь повышения светочувствительности эмульсии заключается в образовании как можно большего количества потенциальных ям, то есть дефектов кристаллической решётки галогенида серебра. Микрокристаллы с идеальной решёткой обладают низкой светочувствительностью, поскольку большинство фотоэлектронов, не встретив дефектов, рекомбинируют с ионами, и не участвуют в формировании скрытого изображения. Дефекты могут представлять собой сдвиги кристаллических слоёв, микротрещины или инородные включения. Дефекты решётки намеренно создаются в процессе приготовления фотографической эмульсии, на стадии химического созревания. Для этого добавляются соли, содержащие палладий , платину и иридий , а также соединения золота .

Эффект Шварцшильда

Низкая эффективность участия фотоэлектронов в образовании скрытого изображения приводит к нарушению закона взаимозаместимости (эффекту Шварцшильда). Эти нарушения могут происходить в двух случаях:

Слишком короткая выдержка

При очень коротких выдержках, несмотря на высокий уровень освещённости , закон взаимозаместимости нарушается, одновременно снижая светочувствительность и контраст. Явление особенно характерно для фотоэмульсий, изготовленных по устаревшим технологиям. При очень коротких выдержках в микрокристаллах образуется слишком мало центров проявления, вместо которых синтезируются неустойчивые субцентры, не способные вызвать восстановление экспонированного галогенида. Это происходит из-за одновременного образования слишком большого количества фотоэлектронов.

Эффект стал проблемой для современной технологии цифровой фотопечати , при которой фотобумага экспонируется лазерным лучом с очень коротким воздействием на каждый участок фотоэмульсии. Поэтому большинство фотоматериалов, предназначенных для цифровых мини-фотолабораторий , изготавливаются на основе хлоросеребряной эмульсии, в наименьшей степени подверженной отклонению от закона взаимозаместимости. Кроме этого эффект может быть снижен специальными добавками в эмульсионные слои, увеличивающими количество дефектов решётки. Аналогичная проблема характерна для фильм-рекордеров , в которых киноплёнка также экспонируется лазерным лучом. Это отражается на строении контратипных киноплёнок специальных сортов, предназначенных для печати дубль-негатива .

Слишком низкая освещённость

Этот эффект наиболее важен в астрофотографии , где фотоматериал экспонируется при очень малых интенсивностях света и длинных выдержках. Это объясняется слишком короткой стабильностью субцентров, не успевающих дорасти до стабильных центров проявления за время ожидания следующих фотонов. Явление приводит к снижению светочувствительности и возрастанию контраста.

Напишите отзыв о статье "Скрытое изображение"

Примечания

Литература

Е. А. Иофис . Фотокинотехника. - М .: «Советская энциклопедия», 1981. - С. 301, 377. - 449 с. - 100 000 экз.

А. В. Редько. 1. 3 Природа светочувствительности галогенида серебра. Образование скрытого и видимого фотографического изображения // Основы фотографических процессов. - 2-е изд.. - СПб. : «Лань», 1999. - С. 70-74. - 512 с. - (Учебники для ВУЗов. Специальная литература). - 3000 экз. - ISBN 5-8114-0146-9 .

А. В. Редько. Основы чёрно-белых и цветных фотопроцессов / Н. Н. Жердецкая. - М .: «Искусство», 1990. - С. 15-18. - 256 с. - 50 000 экз. - ISBN 5-210-00390-6 .

Мишель Фризо. Новая история фотографии = Nouvelle Histoire de la Photographie / А. Г. Наследников, А. В. Шестаков. - СПб. : Machina, 2008. - 337 с. - ISBN 978-5-90141-066-0 .

Фомин А. В. Глава II. Химическое действие света // / Т. П. Булдакова. - 3-е. - М.,: «Легпромбытиздат», 1987. - С. 53-55. - 256 с. - 50 000 экз.

К. В. Чибисов . Очерки по истории фотографии / Н. Н. Жердецкая. - М .: «Искусство», 1987. - С. 37-41. - 255 с. - 50 000 экз.

Отрывок, характеризующий Скрытое изображение

Лысые Горы, именье князя Николая Андреича Болконского, находились в шестидесяти верстах от Смоленска, позади его, и в трех верстах от Московской дороги.
В тот же вечер, как князь отдавал приказания Алпатычу, Десаль, потребовав у княжны Марьи свидания, сообщил ей, что так как князь не совсем здоров и не принимает никаких мер для своей безопасности, а по письму князя Андрея видно, что пребывание в Лысых Горах небезопасно, то он почтительно советует ей самой написать с Алпатычем письмо к начальнику губернии в Смоленск с просьбой уведомить ее о положении дел и о мере опасности, которой подвергаются Лысые Горы. Десаль написал для княжны Марьи письмо к губернатору, которое она подписала, и письмо это было отдано Алпатычу с приказанием подать его губернатору и, в случае опасности, возвратиться как можно скорее.
Получив все приказания, Алпатыч, провожаемый домашними, в белой пуховой шляпе (княжеский подарок), с палкой, так же как князь, вышел садиться в кожаную кибиточку, заложенную тройкой сытых саврасых.
Колокольчик был подвязан, и бубенчики заложены бумажками. Князь никому не позволял в Лысых Горах ездить с колокольчиком. Но Алпатыч любил колокольчики и бубенчики в дальней дороге. Придворные Алпатыча, земский, конторщик, кухарка – черная, белая, две старухи, мальчик казачок, кучера и разные дворовые провожали его.
Дочь укладывала за спину и под него ситцевые пуховые подушки. Свояченица старушка тайком сунула узелок. Один из кучеров подсадил его под руку.
– Ну, ну, бабьи сборы! Бабы, бабы! – пыхтя, проговорил скороговоркой Алпатыч точно так, как говорил князь, и сел в кибиточку. Отдав последние приказания о работах земскому и в этом уж не подражая князю, Алпатыч снял с лысой головы шляпу и перекрестился троекратно.
– Вы, ежели что… вы вернитесь, Яков Алпатыч; ради Христа, нас пожалей, – прокричала ему жена, намекавшая на слухи о войне и неприятеле.
– Бабы, бабы, бабьи сборы, – проговорил Алпатыч про себя и поехал, оглядывая вокруг себя поля, где с пожелтевшей рожью, где с густым, еще зеленым овсом, где еще черные, которые только начинали двоить. Алпатыч ехал, любуясь на редкостный урожай ярового в нынешнем году, приглядываясь к полоскам ржаных пелей, на которых кое где начинали зажинать, и делал свои хозяйственные соображения о посеве и уборке и о том, не забыто ли какое княжеское приказание.
Два раза покормив дорогой, к вечеру 4 го августа Алпатыч приехал в город.
По дороге Алпатыч встречал и обгонял обозы и войска. Подъезжая к Смоленску, он слышал дальние выстрелы, но звуки эти не поразили его. Сильнее всего поразило его то, что, приближаясь к Смоленску, он видел прекрасное поле овса, которое какие то солдаты косили, очевидно, на корм и по которому стояли лагерем; это обстоятельство поразило Алпатыча, но он скоро забыл его, думая о своем деле.
Все интересы жизни Алпатыча уже более тридцати лет были ограничены одной волей князя, и он никогда не выходил из этого круга. Все, что не касалось до исполнения приказаний князя, не только не интересовало его, но не существовало для Алпатыча.
Алпатыч, приехав вечером 4 го августа в Смоленск, остановился за Днепром, в Гаченском предместье, на постоялом дворе, у дворника Ферапонтова, у которого он уже тридцать лет имел привычку останавливаться. Ферапонтов двенадцать лет тому назад, с легкой руки Алпатыча, купив рощу у князя, начал торговать и теперь имел дом, постоялый двор и мучную лавку в губернии. Ферапонтов был толстый, черный, красный сорокалетний мужик, с толстыми губами, с толстой шишкой носом, такими же шишками над черными, нахмуренными бровями и толстым брюхом.
Ферапонтов, в жилете, в ситцевой рубахе, стоял у лавки, выходившей на улицу. Увидав Алпатыча, он подошел к нему.
– Добро пожаловать, Яков Алпатыч. Народ из города, а ты в город, – сказал хозяин.
– Что ж так, из города? – сказал Алпатыч.
– И я говорю, – народ глуп. Всё француза боятся.
– Бабьи толки, бабьи толки! – проговорил Алпатыч.
– Так то и я сужу, Яков Алпатыч. Я говорю, приказ есть, что не пустят его, – значит, верно. Да и мужики по три рубля с подводы просят – креста на них нет!
Яков Алпатыч невнимательно слушал. Он потребовал самовар и сена лошадям и, напившись чаю, лег спать.
Всю ночь мимо постоялого двора двигались на улице войска. На другой день Алпатыч надел камзол, который он надевал только в городе, и пошел по делам. Утро было солнечное, и с восьми часов было уже жарко. Дорогой день для уборки хлеба, как думал Алпатыч. За городом с раннего утра слышались выстрелы.
С восьми часов к ружейным выстрелам присоединилась пушечная пальба. На улицах было много народу, куда то спешащего, много солдат, но так же, как и всегда, ездили извозчики, купцы стояли у лавок и в церквах шла служба. Алпатыч прошел в лавки, в присутственные места, на почту и к губернатору. В присутственных местах, в лавках, на почте все говорили о войске, о неприятеле, который уже напал на город; все спрашивали друг друга, что делать, и все старались успокоивать друг друга.
У дома губернатора Алпатыч нашел большое количество народа, казаков и дорожный экипаж, принадлежавший губернатору. На крыльце Яков Алпатыч встретил двух господ дворян, из которых одного он знал. Знакомый ему дворянин, бывший исправник, говорил с жаром.
– Ведь это не шутки шутить, – говорил он. – Хорошо, кто один. Одна голова и бедна – так одна, а то ведь тринадцать человек семьи, да все имущество… Довели, что пропадать всем, что ж это за начальство после этого?.. Эх, перевешал бы разбойников…
– Да ну, будет, – говорил другой.
– А мне что за дело, пускай слышит! Что ж, мы не собаки, – сказал бывший исправник и, оглянувшись, увидал Алпатыча.
– А, Яков Алпатыч, ты зачем?
– По приказанию его сиятельства, к господину губернатору, – отвечал Алпатыч, гордо поднимая голову и закладывая руку за пазуху, что он делал всегда, когда упоминал о князе… – Изволили приказать осведомиться о положении дел, – сказал он.
– Да вот и узнавай, – прокричал помещик, – довели, что ни подвод, ничего!.. Вот она, слышишь? – сказал он, указывая на ту сторону, откуда слышались выстрелы.
– Довели, что погибать всем… разбойники! – опять проговорил он и сошел с крыльца.
Алпатыч покачал головой и пошел на лестницу. В приемной были купцы, женщины, чиновники, молча переглядывавшиеся между собой. Дверь кабинета отворилась, все встали с мест и подвинулись вперед. Из двери выбежал чиновник, поговорил что то с купцом, кликнул за собой толстого чиновника с крестом на шее и скрылся опять в дверь, видимо, избегая всех обращенных к нему взглядов и вопросов. Алпатыч продвинулся вперед и при следующем выходе чиновника, заложив руку зазастегнутый сюртук, обратился к чиновнику, подавая ему два письма.
– Господину барону Ашу от генерала аншефа князя Болконского, – провозгласил он так торжественно и значительно, что чиновник обратился к нему и взял его письмо. Через несколько минут губернатор принял Алпатыча и поспешно сказал ему:
– Доложи князю и княжне, что мне ничего не известно было: я поступал по высшим приказаниям – вот…
Он дал бумагу Алпатычу.
– А впрочем, так как князь нездоров, мой совет им ехать в Москву. Я сам сейчас еду. Доложи… – Но губернатор не договорил: в дверь вбежал запыленный и запотелый офицер и начал что то говорить по французски. На лице губернатора изобразился ужас.
– Иди, – сказал он, кивнув головой Алпатычу, и стал что то спрашивать у офицера. Жадные, испуганные, беспомощные взгляды обратились на Алпатыча, когда он вышел из кабинета губернатора. Невольно прислушиваясь теперь к близким и все усиливавшимся выстрелам, Алпатыч поспешил на постоялый двор. Бумага, которую дал губернатор Алпатычу, была следующая:
«Уверяю вас, что городу Смоленску не предстоит еще ни малейшей опасности, и невероятно, чтобы оный ею угрожаем был. Я с одной, а князь Багратион с другой стороны идем на соединение перед Смоленском, которое совершится 22 го числа, и обе армии совокупными силами станут оборонять соотечественников своих вверенной вам губернии, пока усилия их удалят от них врагов отечества или пока не истребится в храбрых их рядах до последнего воина. Вы видите из сего, что вы имеете совершенное право успокоить жителей Смоленска, ибо кто защищаем двумя столь храбрыми войсками, тот может быть уверен в победе их». (Предписание Барклая де Толли смоленскому гражданскому губернатору, барону Ашу, 1812 года.)
Народ беспокойно сновал по улицам.
Наложенные верхом возы с домашней посудой, стульями, шкафчиками то и дело выезжали из ворот домов и ехали по улицам. В соседнем доме Ферапонтова стояли повозки и, прощаясь, выли и приговаривали бабы. Дворняжка собака, лая, вертелась перед заложенными лошадьми.
Алпатыч более поспешным шагом, чем он ходил обыкновенно, вошел во двор и прямо пошел под сарай к своим лошадям и повозке. Кучер спал; он разбудил его, велел закладывать и вошел в сени. В хозяйской горнице слышался детский плач, надрывающиеся рыдания женщины и гневный, хриплый крик Ферапонтова. Кухарка, как испуганная курица, встрепыхалась в сенях, как только вошел Алпатыч.
– До смерти убил – хозяйку бил!.. Так бил, так волочил!..
– За что? – спросил Алпатыч.
– Ехать просилась. Дело женское! Увези ты, говорит, меня, не погуби ты меня с малыми детьми; народ, говорит, весь уехал, что, говорит, мы то? Как зачал бить. Так бил, так волочил!
Алпатыч как бы одобрительно кивнул головой на эти слова и, не желая более ничего знать, подошел к противоположной – хозяйской двери горницы, в которой оставались его покупки.
– Злодей ты, губитель, – прокричала в это время худая, бледная женщина с ребенком на руках и с сорванным с головы платком, вырываясь из дверей и сбегая по лестнице на двор. Ферапонтов вышел за ней и, увидав Алпатыча, оправил жилет, волосы, зевнул и вошел в горницу за Алпатычем.
– Аль уж ехать хочешь? – спросил он.
Не отвечая на вопрос и не оглядываясь на хозяина, перебирая свои покупки, Алпатыч спросил, сколько за постой следовало хозяину.
– Сочтем! Что ж, у губернатора был? – спросил Ферапонтов. – Какое решение вышло?
Алпатыч отвечал, что губернатор ничего решительно не сказал ему.
– По нашему делу разве увеземся? – сказал Ферапонтов. – Дай до Дорогобужа по семи рублей за подводу. И я говорю: креста на них нет! – сказал он.
– Селиванов, тот угодил в четверг, продал муку в армию по девяти рублей за куль. Что же, чай пить будете? – прибавил он. Пока закладывали лошадей, Алпатыч с Ферапонтовым напились чаю и разговорились о цене хлебов, об урожае и благоприятной погоде для уборки.

Лекция №9 Сенсибилизированный процесс образования скрытого изображения

Первой ступенью фотографического процесса и единственной его стадией фотохимической стадией является образование скрытого изображения в виде стабильных изменений в кристаллах AgX, эмульгированных в желатине. Со времени открытия фотографии вопрос о природе и механизме образования скрытого изображения привлекал пристальное внимание ученых.

Обычно рассматривают скрытое изображение – катализатор проявления – как агрегат нескольких атомов серебра. Скрытое изображение представляет собой достаточно стабильную, отдельную, четко ограниченную фазу, образующуюся в результате превращений галогенидов серебра. Например, зародыши скрытого изображения можно визиуализировать в результате физического проявления после отделения фазы AgX. Мягким восстановлением слоя галогенида серебра можно получить относительно устойчивые, не способные к проявлению предзародыши. Предзародыши, эти первоначальные агрегаты серебра, могут быть разрушены окислителями (персульфатом, бихроматом и др.). Поскольку для получения зародышей скрытого изображения необходимо 4 световых кванта на зерно AgX, то можно предположить, что малостабильный, но уже дающий эффект проявления агрегат серебра состоит по меньшей мере из 4 его атомов.

По теории Генри и Мотта скрытое изображение образуется вследствие последовательного улавливания фотоэлектронов и межузельных ионов серебра. В реакции Ag + hv образуются пары «электрон-дырка». Электроны и дырки независимо друг от друга в разных местах кристалла AgX улавливаются и нейтрализуются. Ловушками для образовавшихся фотоэлектронов являются илны серебра на углах, гранях, как и центры чувствительности, которые образуются в процессе «химического» созревания на поверхности зерна. Но захват электронов не может происходить по реакции Ag + + е → Ag 0 , так как при этом получается нестабильный атом серебра, который представляет собой ловушку для дырок, и таким образом первичный фотохимический процесс становится обратимым. Улавливание фотоэлектронов и связанное с ним образование скрытого изображения сопровождается одновременным соединением подвижных межузельных ионов серебра. Вследствие этого предотвращается рекомбинация с дырками, причем с ростом числа объединенных атомов серебра увеличивается электронное разрежение в области центров образования зародышей. Процесс сопровождается увеличением стабильности зародыша. Если первичное фотолитическое серебро представляет собой очень нестабильное образование и при недостатке e или Ag + быстро разрушается или перемещается в другое место кристалла, где и улавливается, то предзародыш оказывается первой относительно стабильной ступенью на пути к скрытому изображению. Ионы галогена улавливают дырки, после чего превращается в молекулярный галоген, который может выделяться в отдельную фазу. А ионы серебра покидают свое место в решетке из-за объединения атомов галогенов с их ионами тем самым увеличивают концентрацию Ag + в кристаллах AgX.

Фотография стала одним из первых методов, широко и органически воспринятых криминалистикой и творчески приспособленных к своеобразным условиям исследования вещественных доказательств.

Сотрудники судебно-экспертных учреждений как специалисты при производстве следственных действий и оперативно-розыскных мероприятий и как эксперты должны прекрасно понимать сущность фотографического процесса и знать характеристики применяемых фотоматериалов, чтобы, исходя из конкретных исходных условий, выбрать наиболее подходящие фотоматериалы и оптимальные режимы съемки и обработки.

В данной главе я попытался рассмотреть черно-белый фотографический процесс и представлен детальный механизм формирования изображения.

Физико-химическая сущность фотографического процесса

Процесс образования фотографического изображения - сложнейший многостадийный физико-химический процесс, который включает в себя следующие основные этапы:

химическое созревание (создание серебряных центров светочувствительности при получении галогеносеребряной эмульсии) - осуществляется при производстве фотоматериалов;

экспонирование (образование центров скрытого изображения при фотохимическом действии света на галогениды серебра) - происходит непосредственно при фотографировании на светочувствительные материалы;

химико-фотографическая обработка (получение видимого изображения) - осуществляется при проявлении и закреплении изображения.

При черно-белом фотографическом процессе проявление позволяет получить видимое серебряное изображение, закрепление предназначено для растворения непроявленных галогенидов серебра с последующим вымыванием из фотослоя. Кроме того, существует ряд вспомогательных и дополнительных процессов, способствующих повышению чувствительности, качества изображения и улучшению других характеристик фотографического процесса.

Химическое созревание осуществляется при производстве фотоматериалов. Эта стадия фотографического процесса здесь не рассматривается, так как она является производственным технологическим процессом фотопромышленности. Фотограф, как правило, имеет дело с уже готовыми различными фотоматериалами и выбирает их по определенным характеристикам.

Образование скрытого изображения

В твердом состоянии галогениды серебра (AgHal - AgCl, AgBr, AgI) образуют кристаллы. В кристаллах хлорида (AgCl) и бромида (AgBr) серебра ионы галогена расположены в вершинах и центрах граней куба.

Ионы серебра расположены аналогичным образом, причем образуемый ими куб смещен относительно куба, определяемого ионами галогена. Такие кристаллы относятся к классу гранецентрированных кубических кристаллов. Эти кристаллы существуют в виде агрегатных скоплений, представляющих повторение структуры, в направлениях трех координатных осей. Если AgCl и AgBr осаждаются одновременно, то образуются смешанные гранецентрированные кубические кристаллы, в которых углы решетки заняты как ионами хлора, так и ионами брома. Иодид серебра AgI при комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении образует иную кристаллическую структуру, однако, бромид и хлорид серебра в присутствии малых концентраций AgI образуют при осаждении смешанные гранецентрированные кубические кристаллы.

Форма кристаллов зависит от процесса осаждения. Кристаллы могут быть кубическими, в форме октаэдра, пластинчатыми или нерегулярными. Однако внутренняя структура всегда такова. Средний размер зерна галогенида серебра примерно равен 1000 нм, оно содержит около 1010 гранецентрированных кубиков.

У реального кристалла галогенида имеются отклонения от идеальной структуры. Из-за нарушений равновесных условий роста, захвата примесей при кристаллизации под влиянием различных воздействий в структуре кристалла возникают нарушения - так называемые дефекты (ион серебра уходит из своего нормального положения в кристаллической решетке и свободно блуждает в междуузельном пространстве). Данные дефекты и многочисленные инородные включения в кристаллической решетке образуют центры светочувствительности, которые являются и центрами концентрирования атомов серебра в результате действия света. От величины этих центров зависит уровень светочувствительности: чем крупнее центры, тем выше светочувствительность. Обычно рост центров сопровождается увеличением размеров микрокристаллов, поэтому высокочувствительные фотоматериалы бывают крупнозернистыми, а малочувствительные - мелкозернистыми.

От зернистости светочувствительного слоя зависит зернистость изображения - неоднородность почернения равномерно экспонированного и проявленного участка фотоматериала. Зернистое строение изображения уменьшает его четкость. Линии, разорванные на отдельные зерна, становятся неровными, контуры - нерезкими. Повышенная зернистость ухудшает качество изображения. Процесс образования скрытого изображения заключается в следующем. При экспонировании фотографического слоя кванты лучистой энергии поглощаются галогенидом серебра, при этом происходит реакция фотолиза

2AgHal = 2Ag + Hal2

В экспонированных галогенидах образуются центры скрытого изображения. Серебро остается в кристалле в виде скоплений от нескольких атомов серебра (минимум 4 атома) до сотен, а галоген в виде двухатомных молекул выходит в окружающее пространство.

Образование скрытого изображения связано с размерами и распределением центров светочувствительности по объему микрокристалла галогенида серебра. Лишь крупные центры скрытого изображения проявляются, они называются центрами проявления; мелкие центры не вызывают проявления. Чем больше света попало на фотоматериал при экспонировании, тем крупнее частицы, составляющие эти центры, и тем быстрее будет идти проявление. На участках фотоматериала, которые не подвергались действию квантов света, реакция фотолиза не происходит и центры скрытого изображения не образуются.

Если экспонированный фотоматериал своевременно не проявить, скрытое изображение может исчезнуть: составляющие его атомы серебра вновь соединятся с атомами галогена и образуют исходное вещество - галогенид серебра. Это явление называется "регрессией скрытого изображения", которая усиливается при хранении экспонированного фотоматериала в теплой, влажной, загрязненной атмосфере и уменьшается при низкой температуре.

Фотография:
фотохимические процессы

Для регистрации оптических изображений используют фотохимические или фотоэлектрические системы. Главное различие фотохимического и фотоэлектрического процессов – в способе хранения информации. В фотохимическом процессе энергия поглощенных фотонов приводит к химическим изменениям вещества, которые позволяют хранить (по крайней мере, временно) информацию об изображении.

П отемнение некоторых соединений, в том числе солей серебра, под действием солнечного света было известно еще со времен алхимиков. Такое явление отмечали и специально исследовали многие естествоиспытатели, в том числе немецкий химик и врач Иоганн Глаубер (1604–1670), шведский химик Карл Вильгельм Шееле (1742–1786), французский химик Клод Луи Бертолле (1748–1822).

В 1727 г. немецкий физик Иоганн Шульце обнаружил, что паста из мела и нитрата серебра чернеет на солнечном свете, и получил черные изображения, используя трафарет. В конце XVIII в. в Англии Томас Уэджвуд и Гемфри Дэви (1778–1829) использовали линзу для создания изображения на стекле, бумаге и коже, обработанных нитратом серебра, и получали картины, которые, к сожалению, быстро исчезали. Результаты этих экспериментов были опубликованы в 1802 г.

Первые неисчезающие изображения были получены в 1826 г. французским землевладельцем и изобретателем Жозефом Нисефором Ньепсом (1765–1833), который использовал сплав олова и свинца, покрытый раствором природного битума в лавандовом масле. Битум затвердевал при выдержке на свету в течение нескольких часов, а неэкспонированные участки можно было затем растворить в очищенном скипидаре. В результате возникало рельефное изображение, которое использовалось как клише для получения копий с оригинала.

В 1829 г. Ньепс обратился к солям серебра. Позднее вместе с художником-декоратором и портретистом Луи Жаком Манде Дагером (1787–1851) он разработал метод получения изображений, названный дагеротипией. На фотографические пластины наносили слой серебра, а затем тщательно очищенную поверхность обрабатывали парами йода. Под действием света йодид серебра разлагался с образованием микроскопических частиц металлического серебра, не видимых глазом. Далее пластинку проявляли в парах ртути. Частицы серебра взаимодействуют с ртутью с образованием амальгамы серебра, что можно наблюдать визуально. Амальгама серебра создает участки с матовой поверхностью, оптические свойства которой отличаются от зеркальной поверхности серебра. Оставшийся йодид серебра удаляли обработкой хлоридом натрия (позднее стали использовать тиосульфат натрия). Для получения первых дагеротипов требовалось 15–30 мин экспозиции. К 1837 г., после смерти Ньепса, Дагер настолько усовершенствовал его методику, что мог получать изображения значительно большей яркости.

С ообщение об открытии этого процесса было встречено с большим энтузиазмом. Однако оно было омрачено критическими замечаниями по поводу того, что каждая картина была уникальной и не могла быть повторена. Тем не менее, несмотря на несовершенство процесса, число фотографов неуклонно росло. Хотя этот метод и использовался для пейзажных, архитектурных и рекламных съемок, основным применением дагеротипии стал портретный жанр. До развития дагеротипии изображения человека можно было получать только с помощью живописи, требовавшей больших затрат времени и денег. Дагеротипия стала недорогим способом портретной съемки и приобрела широкую популярность.

Датой рождения фотографии считается 7 января 1839 г., когда о ней был сделан доклад во Французской академии наук английским ученым-любителем Уильямом Генри Фоксом Тальботом (1800–1877). После завершения артистической карьеры он начал экспериментировать в фотографии и создал светочувствительную бумагу. Тальбот пропитывал листы бумаги хлоридом натрия, высушивал их, а затем обрабатывал нитратом серебра, что приводило к образованию хлорида серебра. Те участки, которые подвергались действию света и состояли из мельчайших частиц серебра, были темными. Неосвещенные участки оставались светлыми.

Хотя снимки Тальбота, несомненно, уступали по качеству картинам Дагера, нововведения этого процесса облегчали его дальнейшее совершенствование и прокладывали путь для той фотографии, которую мы знаем сейчас.

Английский астроном и физик Джон Фредерик Вильям Гершель (1792–1871), который еще в 1819 г. обнаружил, что тиосульфат натрия растворяет различные соли серебра, узнав о работах Дагера и Тальбота в январе 1839 г., стал фиксировать изображение тиосульфатом натрия. Именно Гершель первым придумал термины «фотография», «негатив» и «позитив».

Возможность воспроизведения была достигнута с помощью процесса «калотипии», запатентованного Тальботом в 1841 г. В усовершенствованном методе он использовал полупрозрачную бумагу, обработанную йодидом серебра, и «проявитель» – галловую кислоту. Он делал «негатив», с которого затем можно было получить любое число «позитивных» отпечатков. Более того, при этом было сделано важное открытие «скрытого изображения», которое надо было проявить позднее. Даже для очень грубых снимков Тальбота время экспозиции уменьшилось до нескольких минут, и получать портреты стало легче, хотя для позирующих это все еще было неудобно.

Через два года Тальбот впервые осуществил позитивную печать с увеличением.

«Мокрый коллоидный» процесс английского химика Фредерика Скота-Арчера (1831–1892), разработанный в 1851 г., уменьшил время экспозиции до ~10 с. Коллодий представляет собой вязкий раствор нитроцеллюлозы в смеси эфира и спирта. Пластинки Арчера изготовлялись путем растворения соответствующих йодидов и бромидов в вязком коллодии и нанесения этого раствора на стеклянную пластинку. Невысохшую пластинку сенсибилизировали погружением в нитрат серебра, экспонировали в фотокамере, проявляли, фиксировали, промывали и сушили. Такие мокрые фотопластинки оказались весьма чувствительными к свету и давали высокую четкость изображения. Существенным недостатком являлась необходимость осуществления всего процесса за время, пока покрытие не успевало полностью высохнуть, т.к., подсохнув, оно становилось практически непроницаемым для обрабатывающих растворов. Кроме того, фотограф должен был сам готовить пластинки и использовать их влажными.

Позднее были изобретены сухие коллоидные пластинки, однако они требовали приблизительно в три раза большего времени экспозиции, чем мокрые.

Пластинки с «сухим желатином», изобретенные в 1871 г. английским врачом Р.Л.Мэддоксом и усовершенствованные в 1878 г. Ч.Беннетом, сократили время экспозиции до всего лишь 0,1 с. Растворенный в воде желатин смешивался с бромидом калия, а затем с нитратом серебра. Полученная эмульсия наносилась на стеклянную пластинку и высушивалась. Теперь фотографы были избавлены от необходимости использовать штатив и собственноручно изготавливать фотопластинки.

В 1884 г. Джордж Истмен (1854–1932) получил патент на новую систему фотографирования, в которой использовалась роликовая пленка на бумажной подложке и кассета, которая заряжалась пленкой в темном помещении и прикреплялась к фотоаппарату. Этот человек основал американскую компанию «Кодак». В 1889 г. компания «Истмен кодак» наладила производство прозрачной гибкой пленки с подложкой из нитрата целлюлозы.

В 1873 г. немецкий исследователь Г.В.Фогель (1834–1898) открыл, что чувствительность фотоэмульсии можно увеличить, вводя в нее определенные красители. «Спектральная активация» в настоящее время может увеличить чувствительность не только по всей видимой области, но и в инфракрасной области.

Таким образом, знания в области химии позволили изобретателям шаг за шагом подойти к негативно-позитивному процессу с использованием фотопленок, основные принципы его сохранились до наших дней. Фотография является ярким примером технологии, которая успешно двигалась вперед с развитием представлений об ее общих принципах. Большинство основных процессов было охарактеризовано около полутора веков назад, однако ясного теоретического обоснования не существовало до публикации в 1938 г. классической работы Н.Ф.Мотта и Р.У.Герни в журнале Королевского общества (Англия). С тех пор было проведено большое количество фундаментальных исследований, касающихся фотопроцессов, в различных областях физики и химии твердого тела.

Н аиболее важными этапами фотографического процесса являются:

а) подготовка светочувствительной поверхности;

б) экспозиция для получения «скрытого изображения»;

в) проявление изображения для получения «негатива»;

г) сохранение изображения, т.е. его «фиксирование»;

д) изготовление «позитивных» отпечатков с негатива.

Получение светочувствительной поверхности. В современных процессах светочувствительная поверхность – это эмульсия галогенида серебра в желатине, нанесенная на подходящую прозрачную пленку или подложку. Галогенид осторожно осаждают таким образом, чтобы получить мелкие однородные кристаллы (содержащие ~10 12 атомов серебра и имеющие менее 1 мкм в диаметре), или «зерна», как их обычно называют. Выбор галогенида зависит от того, какая чувствительность требуется, однако обычно используется бромид серебра (в особо чувствительных пленках – йодид серебра). В эмульсии добавляют также хлорид серебра (особенно в эмульсии для бумаги) и определенные органические красители. Обычно галогенид серебра составляет около 12% всего объема эмульсии негативного материала и около 6% – в случае фотобумаги.

Экспозиция для получения «скрытого изображения». Когда при экспозиции на свету фотон энергии h попадает в зерно галогенида серебра, галогенид-ион возбуждается и отдает электрон в зону проводимости, через которую он быстро переходит на поверхность зерна, где может высвободить атом серебра:

Br – + h Br + e ,

Ag + + e Ag.

Эти стадии, в принципе, обратимы, однако на практике – нет, поскольку серебро высвобождается в дислокации (дефекте) кристалла или в позиции, занятой примесью (например, сульфидом серебра). Это дает возможность электрону понизить энергию, так что он оказывается в «ловушке». Активаторы чувствительности повышают чувствительность во всей видимой области спектра, т.к. они поглощают свет с характеристической частотой и обеспечивают механизм переноса энергии к галогенид-иону, чтобы возбудить электрон.

Чем больше фотонов попадает в зерно, тем больше электронов мигрирует и разряжает атомы серебра в одной точке. Образование хотя бы нескольких атомов серебра в зерне (в особо чувствительных эмульсиях в среднем 4–6 атомов, однако обычно в 10 раз больше) создает «точку». Она слишком маленькая, чтобы быть видимой. Однако концентрация зерен, содержащих такие точки, меняется по пленке в соответствии с изменением интенсивности полученного света, что создает в результате «скрытое изображение». Параллельное образование атомов галогена приводит к формированию молекул галогена, которые поглощаются желатином.

Проявление изображения для получения «негатива». «Проявление», или усиление интенсивности скрытого изображения, осуществляется действием мягкого восстановителя, который селективно восстанавливает те зерна, в которых имеются точки серебра, и не затрагивает неэкспонированные зерна. В этом процессе необходимо тщательно контролировать температуру и концентрацию и остановить процесс до того, как начнется взаимодействие с неэкспонированными зернами. Обычно в качестве восстановителя используют гидрохинон 1,4-C 6 H 4 (OH) 2 . Продуктом его окисления является хинон.

Химическая реакция проявления может быть выражена уравнением:

2AgBr + 1,4-C 6 H 4 (OH) 2 = 2Ag + 2HBr + 1,4-C 6 H 4 (O) 2 .

Для ускорения процесса в проявитель вводят щелочи, карбонаты или бораты (они повышают рН). Кроме того, в него добавляют сульфиты, которые предотвращают окисление проявителя кислородом воздуха и реагируют с продуктами окисления проявляющего вещества.

Процесс восстановления является примером каталитической твердофазной реакции. Ее механизм выяснен не до конца, однако полное восстановление металла в зерне (т.е. 10 12 атомов серебра), начинающееся с отдельной точки (т.е. 10 или 100 атомов серебра), дает замечательное усиление скрытого изображения примерно в 10 11 или 10 10 раз, что позволяет существенно уменьшить время экспозиции. Это является причиной первенства галогенидов серебра по сравнению с другими фоточувствительными материалами, хотя интенсивный поиск новых фотохимических систем все еще продолжается.

Сохранение изображения, т.е. его «фиксирование». После проявления негатив надо «закрепить» путем растворения всей оставшейся соли серебра, чтобы предотвратить ее дальнейшее восстановление. Для этого требуется подходящий комплексообразующий реагент. Обычно используется тиосульфат натрия:

AgBr + 2Na 2 S 2 O 3 = Na 3 + NaBr,

т.к. реакция идет практически до конца и оба продукта растворимы в воде.

Изготовление «позитивных» отпечатков с негатива. Позитивный отпечаток является обратным негативу. Он получается пропусканием света через негатив и повторением вышеперечисленных стадий с использованием бумаги вместо прозрачной пленки.

Е ще в те времена, когда стала развиваться дагеротипия, фотографы стремились к получению цветного изображения. Сначала пытались просто совместить изображения, снятые через цветные светофильтры, затем мелкие светофильтры стали размещать прямо в слое эмульсии на фотоматериале. В 1861 г. шотландский физик Джеймс Максвелл (1831–1879), обнаружив, что чувствительность солей серебра неодинакова в разных участках спектра, предложил трехцветный процесс, в котором отдельные негативы экспонировались через красный, зеленый и голубой фильтры. Тем самым он заложил основы для дальнейшего развития цветной фотографии. В 1861 г. в лондонском Королевском институте он продемонстрировал цветное изображение красной ленты.

При субтрактивном способе цветовоспроизведения, предложенном в 1868 г. французским химиком Луи Дюко дю Ороном (1837–1920), цвет частичных изображений является дополнительным к цвету лучей при экспонировании.

В 1903 г. братья Луи Жан и Огюст Люмьер разработали автохромный процесс получения цветных изображений. Для его осуществления мелкие зерна крахмала окрашивались в красный, зеленый и синий цвета. Эти зерна равномерно распределялись по стеклянной пластинке и покрывались эмульсией. Изготовленная таким образом пластинка экспонировалась со стороны стекла и проявлялась с обращением для получения диапозитива. Через несколько лет – в 1907 г. – цветная фотография стала коммерчески доступной.

Современные цветные фотоматериалы состоят из трех или более цветочувствительных эмульсионных слоев. Каждый из слоев по отдельности предназначен для регистрации одного из основных цветов. Верхний слой регистрирует лучи синей части спектра, средний – зеленой, нижний – красной.

Используемые для регистрации цветного изображения галогениды серебра сами по себе не могут образовывать цвета. Цвет вводится в пленку или отпечаток посредством краскообразующих компонентов, которые активируются во время цветного проявления. В процессе проявления продукты окисления проявляющего вещества реагируют с краскообразующими компонентами с образованием окрашенных участков только в тех местах, где произошло проявление. Цвет красителя каждого слоя является дополнительным к соответствующему основному цвету, к которому чувствителен этот слой.

Для изготовления любых фотоматериалов требуются соли серебра. Еще в XIX в. предлагалось использовать в фотографии светочувствительность некоторых солей железа, смешанных с солями платины или палладия, однако после первой мировой войны от этого способа отказались, в основном вследствие высокой стоимости фотоматериалов. Учитывая возможность полного исчерпания запасов серебра и его растущую стоимость, многие исследователи пытались найти новые недорогие светочувствительные материалы. Однако более перспективным оказалось повторное использование серебра после извлечения его из отработанных фотоматериалов. Альтернативой химическим фотографическим процессам стала цифровая фотография, хотя в некоторых отношениях она пока уступает традиционному способу фотографирования.

Л и т е р а т у р а

Greenwood N.N., Earnshaw A. Chemistry of the Elements, Oxford: Butterworth, 1997; Митчел Э. Фотография. Москва: Мир, 1988.

Эксперты должны прекрасно понимать сущность фотографического процесса и знать характеристики применяемых фотоматериалов, чтобы, исходя из конкретных исходных условий, выбрать наиболее подходящие фотоматериалы и оптимальные режимы съемки и обработки.

3.1 Физико-химическая сущность фотографического процесса

3.1.1 Образование скрытого изображения

2AgHal = 2Ag + Hal2

3.1.2 Проявление скрытого изображения

Проявление - процесс превращения скрытого изображения, полученного в светочувствительном слое фотоматериала под действием света или другого излучения, в видимое серебряное изображение. Чтобы проявить светочувствительный слой, необходимо применить восстановитель, который экспонированные галогениды серебра преобразовал бы в металлическое серебро, а неэкспонированные - сохранил в неизменном виде.

В современной фотографии наиболее распространен процесс химического проявления, при котором фотоматериалы обрабатывают проявителем - раствором, содержащим проявляющие вещества, способные восстанавливать галогениды серебра фотослоя до металлического серебра, образующего видимое изображение. Происходящую химическую реакцию восстановления можно схематически записать в виде:

AgHal + Red = Ag металл + Ox + Hal,

где Red - проявляющее вещество в активной восстанавливающей форме; Ox - проявляющее вещество в окисленной форме.

В процессе проявления проявитель, отдавая электроны галогениду серебра, разрушает связь между серебром и галогеном, что способствует рекомбинации атомов серебра с образованием зерен металлического серебра, сам проявитель при этом окисляется.

Процесс проявления характеризуется избирательным действием проявителя: в экспонированных участках эмульсионного слоя серебра восстанавливается больше, чем в неэкспонированных. Это объясняется тем, что реакция восстановления галогенидов серебра значительно ускоряется в присутствии атомарного серебра, имеющегося в центрах проявления и выступающего катализатором реакции проявления.

Существует и так называемое физическое проявление, при котором видимое изображение строится из металлического серебра, полученного путем растворения проявителем галогенидов серебра фотослоя или осаждающегося на фотослое из солей серебра, входящих в состав проявителя. Этот способ используется главным образом в научной фотографии.

В проявлении могут участвовать и неэкспонированные либо недоэкспонированные микрокристаллы галогенидов серебра, если при изготовлении эмульсии вследствие дефектов в них образовались активные области - центры фоновой вуали. Часть этой вуали вызывается кристаллами галогенидов, которые были возбуждены под действием повышенной температуры или проникающего излучения. Это ухудшает качество изображения, так как приводит к нежелательному потемнению тех деталей изображения, которые должны оставаться светлыми. Фоновая вуаль уменьшает контраст изображения, полученного в результате проявления. Число центров вуали в светочувствительном слое возрастает с увеличением его светочувствительности. Поэтому высокочувствительные негативные фотоматериалы отличаются повышенной вуалью, а у малочувствительных она практически отсутствует.

После извлечения фотоматериала из проявляющего раствора проявление продолжается из-за впитавшегося в фотографический слой раствора. Для прерывания проявления, происходящего в основном в щелочной среде, используют останавливающие растворы, содержащие кислоту или кислую соль, которые нейтрализуют щелочь проявителя.

3.1.3 Закрепление проявленного изображения

В проявленном фотоматериале содержится видимое серебряное изображение и галогениды серебра, которые все еще являются светочувствительными соединениями. Если эти галогениды серебра не удалить, то они постепенно начнут на свету темнеть, разрушая проявленное серебряное изображение.

Закрепление, или фиксирование проявленного изображения - это процесс превращения непроявленных галогенидов серебра фотографического слоя в светоустойчивые бесцветные соединения. Процесс закрепления обычно осуществляется обработкой, при которой все соединения серебра, не восстановившегося при проявлении, растворяются и полностью вымываются из слоя в процессе промывки.

Основной компонент фиксирующих растворов - растворитель галогенида серебра - должен быстро растворять галогенид серебра и не действовать на серебро изображения, а также хорошо растворяться в воде, образовывать легкорастворимые и устойчивые в водной среде комплексные соли серебра, не быть токсичным. В качестве растворителей галогенидов серебра применяют тиосульфаты натрия (гипосульфит натрия - Na2S2O3.5H2O) и аммония (NH4) 2S2O3). Реакция закрепления изображения осуществляется в две стадии:

Первая - AgBr + Na2S2O3 = Na + NaBr;

Вторая - Na .

Бромистое серебро под действием тиосульфата натрия превращается в труднорастворимую соль Na , а затем под действием тиосульфата натрия эта соль постепенно переходит в легкорастворимое соединение Na3 .

Кроме тиосульфата в фиксирующие растворы входят вещества, которые обеспечивают прекращение процесса проявления, ускоряют растворение галогенида серебра, повышают механическую прочность набухшего фотографического слоя (кислоты, кислые соли, дубящие вещества и др.).

Проявленный и зафиксированный фотоматериал содержит видимое серебряное негативное изображение объекта фотографирования, светлые участки объекта воспроизводятся темными, а темные - светлыми. Для получения позитивного изображения с негатива производится фотопечать в той же последовательности, что и при получении негатива: экспонирование через негатив светочувствительного материала, проявление и закрепление полученных фотоснимков.

3.2 Получение изображения по методу обращения

На светочувствительном слое можно получить сразу позитивное изображение фотографируемых объектов. Этот метод называется в фотографии "методом обращения". Он получил распространение при изготовлении любительских кинофильмов и диапозитивов (слайдов), которые используются для проецирования на светлый экран, а также для изготовления стереопар при стереоскопической фотосъемке.

Рассмотрим получение изображения методом обращения в сравнении с негативным способом. При обращаемом процессе имеются дополнительные операции при обработке экспонированного фотоматериала, которые отсутствуют при негативном процессе.

Стадия экспонирования фотоматериала как при негативном, так и при обращаемом процессах происходит одинаково. Свет, отраженный от объекта съемки, попадает на светочувствительный слой. В тех участках фотоматериала, на которые поступает больше света, увеличивается количество центров скрытого изображения. После проявления в этих участках восстанавливается больше металлического серебра, или, другими словами, возрастает плотность изображения. В процессе обращения вслед за проявлением используется операция отбеливания для того, чтобы превратить проявленное серебро в растворимые в воде его комплексные соединения. В качестве отбеливателя чаще всего применяется водный раствор железосинеродистого калия.

Затем фотоматериал, в котором остались только неэкспонированные и непроявленные галогениды серебра, подвергается экспонированию равномерным освещением (засветке), что делает оставшиеся в фотослое галогениды способными к проявлению, так как в них происходит реакция фотолиза. Повторное проявление преобразует их в металлическое серебро. После фиксирования, которое удаляет следы оставшихся галогенидов серебра, в фотоматериале остается серебряное изображение, которое является позитивом объекта фотографирования.

На первый взгляд кажется, что для получения прямого позитива необходимо воспользоваться только способом обращения обычной фотопленки. Однако это не так. Если обычная фотопленка подвергается процессу обращения, то первоначально неэкспонированные галогениды серебра на второй стадии проявления будут восстановлены до металлического серебра и светлые участки на фотоматериале будут малопрозрачными.

По этой причине обращаемые фотоматериалы изготавливаются более тонкими, чем большинство негативных, и к проявителю, который используется для их обработки, добавляются растворители галогенидов серебра. В этом случае при первом проявлении растворяются наиболее мелкие непроявленные галогениды серебра на светлых участках изображения, так как их присутствие может вызвать появление вуали при втором проявлении. Кроме того, обращаемые фотоматериалы должны быть более однородными по толщине по сравнению с негативными, потому что неоднородности по толщине вызывают изменения оптической плотности прямого позитива.

Правильный выбор экспозиции и времени проявления является очень важным при работе с обращаемыми фотоматериалами, любое отклонение от оптимальной экспозиции при съемке необходимо компенсировать изменением времени проявления. Если пленка недоэкспонирована, первое проявление должно быть увеличено, чтобы удалить больше галогенидов серебра, особенно на светлых участках. Получившийся прямой позитив будет оптически менее плотным, чем при обычном проявлении, а следовательно, более приемлемым для проецирования.

3.3 Одноступенный фотографический процесс

Еще один метод быстрого получения позитивного черно-белого изображения основан на диффузии в щелочной среде растворимых комплексных солей серебра. На этом принципе в 40-х гг. XX в. удалось разработать и реализовать на практике одноступенный процесс моментального получения полутонового позитивного изображения. В настоящее время это выдающееся изобретение в различных модификациях нашло самое широкое применение во многих областях науки и техники для решения важнейших технических задач. Процессы быстрого получения цветных изображений фирм Kodak и Polaroid также представляют собой диффузионно-фотографические процессы.

Существуют два способа получения изображения с использованием диффузионно-фотографического процесса. В первом способе каждый светочувствительный комплект содержит негативный материал, позитивный материал и капсулы с обрабатывающими пастами. Фотографическая эмульсия донорного слоя экспонируется в фотоаппарате. После экспонирования донорный слой входит в контакт с приемным слоем позитивного материала, на поверхности которого находится большое количество коллоидно-металлических или металлосульфидных центров проявления, так называемых зародышей восстановления.

В процессе получения изображения при прокатывании через специальные ролики проявляюще-фиксирующая паста выдавливается между донорным и приемным слоями. Проявитель практически мгновенно начинает проявлять экспонированные галогениды серебра в донорном слое, и одновременно же растворитель начинает растворять неэкспонированные галогениды. Если скорости проявления и растворения правильно сбалансированы, то проявитель действует на экспонированные галогениды серебра раньше, чем они могут раствориться. Из донорного слоя происходит диффузия галогенидов в приемный слой. При контакте с зародышами восстановления галогениды начинают проявляться, в результате в приемном слое образуется позитивное изображение; негативное изображение остается в донорном слое. Приемный слой содержит до 1013 зародышей восстановления на 1 см2 фотоматериала. Такая высокая плотность центров проявления приводит к увеличению скорости проявления галогенидов в приемном слое.

Во втором способе все реактивы, необходимые для проведения процесса, введены непосредственно в светочувствительный слой фотоматериала. После экспонирования фотоматериал (на котором пока еще нет видимого изображения, а имеется только скрытое) извлекается из фотоаппарата автоматически (при помощи малогабаритного электродвигателя) или вручную (посредством рукоятки). Изображение начинает появляться прямо на свету, постепенно проступая на белом фоне непрозрачной основы. Проявление происходит автоматически, и изображение приобретает необходимую плотность за определенное время (от нескольких десятков секунд до нескольких минут).

При диффузионном процессе необходим правильный подбор скоростей процессов проявления, растворения и диффузии. Он осуществляется соответствующим выбором химических реактивов и концентрации проявляюще-фиксирующих паст.

Процессы с диффузионным переносом, основанные на диффузии солей серебра, широко применяются в любительской, профессиональной и специальной фотографии для получения полутонового изображения.

В настоящее время фотографические фирмы выпускают множество фотокомплектов, в том числе с кассетой "Фильмпак", не только различной светочувствительности, но и контрастности, как для любительской и профессиональной фотографии, так и для широкого использования в различных областях науки и техники (в медицине, авиации, военном деле и т.д.). В нашей стране выпускаются фотокомплекты, действующие по этому же принципу и получившие название "Момент". Среди зарубежных технологий наиболее широко известны процессы Polaroid SX-70, Kodak PR-10.

По сравнению с обычным негативно-позитивным и обращаемым фотографическими процессами одноступенный процесс позволяет за 10-30 секунд "полусухим" методом (без применения иммерсионной обработки) при очень высокой светочувствительности негативного фотоматериала получать беззернистое позитивное изображение с высокой разрешающей способностью.

Перечисленные выше достоинства позволяют с успехом использовать такую технику фотографирования в криминалистике, где нужна большая оперативность, в научных разработках для фиксации результатов исследования. Выпускаются оборудование и пленки для съемок под оптическим и электронным микроскопом, для съемок с осциллографа, для хроматографии, рентгеновской кристаллографии, а также пленки с ультрафиолетовым покрытием, что расширяет возможности съемки в невидимых лучах.

Следует отметить, что качество позитива, полученного при одноступенном фотографическом процессе, обычно хуже, чем качество отпечатков при негативно-позитивном процессе или диапозитивов, выполненных по методу обращения. При длительном хранении, особенно на свету, качество изображения еще более ухудшается. Кроме того, возникают проблемы с получением копий фотоснимков.

Заключение

По мере своего совершенствования фотография все шире проникала во многие сферы человеческой деятельности; промышленность, искусство, медицину, полиграфию, астрономию и т.д. Сейчас трудно назвать отрасль науки и техники, где бы не применялась фотография. Она во многом способствовала техническому прогрессу. Благодаря фотографии были сделаны многие научные открытия.

Фотография нашла широкое применение в полиграфии при изготовлении печатных форм, в кинематографии, для оптической записи звука, в криминалистике, метеорологии, антропологии, металлографии и др.

Принцип получения фотографических изображений способом дагерротипии состоял в том, что серебряную пластинку сначала тщательно очищали, а затем помещали в специальный ящик над сосудом с металлическим йодом. Испаряясь, йод оседал на ее поверхности и, взаимодействуя с серебром, давал йодистое серебро - вещество, чувствительное к свету. После этого в темноте пластинку помещали в кассету камеры-обскуры и на нее экспонировали ярко освещенные предметы с выдержкой в несколько минут. Под действием света на пластинке получалось слабое изображение. Его усиливали, т.е. проявляли парами ртути, которые оседали на участках, где подействовал свет. Этот процесс проводили в специальном ящике, на дне которого помещали сосуд с ртутью. Для ускорения процесса испарения ртути сосуд подогревали.

Для того чтобы удалить с неэкспонированных участков остатки йодистого серебра и закрепить тем самым изображение, пользовались раствором поваренной соли. Несколько позже для этих целей стали применять тиосульфат натрия.

Изображение на дагерротипе состояло из участков, покрытых тонким слоем ртути и серебра. При определенном угле наклона на дагерротипе было четко видно позитивное изображение.

В данной курсовой работе была дана попытка рассмотреть естественно-научные основы фотографии.

В первой главе я рассмотрел подготовку к фотосъемке.

Вторая глава посвящена фотографической съемке. В ней подробно описано съемочное освещение, световые приборы, необходимые для верного фотографирования, затронуты особенности съемки при искусственном освещении, а также сам процесс освещения объекта съемки.

В третьей главе речь идет непосредственно о естественно-научных основах фотографии. Я проанализировал физико-химическую сущность фотографического процесса, рассмотрел образование скрытого изображения, рассказал о получении изображения по методу обращения, а также описал одноступенный фотографический процесс.

Список используемой литературы

1) Фомин А.В. "Общий курс фотографии".

2) Стародуб Д.О. "Азбука фотографии"

Похожие рефераты:

Этапы проектирования электрического освещения коровника: выбор размещения светильников, расчет мощности осветительной установки в помещении электрощитовой (точечным методом), венткамеры, сечения проводов с учетом количества фаз и потерь напряжения.

Совмещение и экспонирование - ответственные операции процесса фотолитографии. На слое фоторезиста возможны различные виды брака. Плохая адгезия фоторезиста к подложке вызывает при последующем травлении растравливание и искажение рисунков элементов.

Качественные и количественные показатели освещения. Выбор источников света, типов светильников для рабочего и аварийного освещения и условия окружающей среды. Расчет сечения проводников групповой сети по нагреву, потере напряжения и условиям защиты.

До недавнего времени светодиодные лампы являлись всего лишь электроприборами, сообщающими о том, что принтер включен или что на автоответчике есть сообщение.

Характеристика сущности и особенностей фотоэффекта. Отличительные черты внешнего (который используется в вакуумном фотоэлементе) и внутреннего фотоэффекта. Принцип работы вентильного вида – когда электроны переходят из освещённой области в неосвещённую.

Образование скрытого изображения. Теория скрытого изображения