Фотография
Оглавление....................................................................................................................................... 1
Как это начиналось?........................................................................................................................ 2
Первые в мире снимки................................................................................................................................................................. 2
Фотография..................................................................................................................................................................................... 2
Обработка фотоматериала.............................................................................................................. 3
Экспонирование фотоматериала.............................................................................................................................................. 3
Проявление фотоматериала........................................................................................................................................................ 3
Закрепление изображения.......................................................................................................................................................... 5
Прямое позитивное изображение............................................................................................................................................. 6
Заключение...................................................................................................................................... 8
Фотография в науке и технике.................................................................................................................................................... 8
Фотография в общественной жизни......................................................................................................................................... 8
Список литературы......................................................................................................................... 9
Целенаправленную работу по
химическому закреплению светового изображения в камере-обскуре ученые
изобретатели разных стран начали только в первой трети прошлого столетия.
Наилучших результатов добились известные теперь всему миру французы Жозеф Нисефо
Ньепс (1765—1833), Луи-Жак Манде Дагер (1787—185) и англичанин Вильям Фокс
Генри Тальбот (1800—1877). Их и принято считать изобретателями фотографии.
7 января 1839 г. на заседании
Парижской Академии наук Л. Дагер сообщил, что он совместно с химиком Ж. Ньепсом
нашел способ «остановить мгновение» — запечатлеть на медной посеребренной
пластинке облик вечно меняющегося окружающего мира. Проецируя изображения
объекта с помощью камеры-обскуры на поверхность такой пластинки, покрытую слоем
светочувствительного асфальтового лака, удавалось получить через несколько
минут точное позитивное изображение. Этот день считают днем рождения фотографии
(по-гречески «фотос» — «свет», «графо» — «пишу»). Хотя применяемый ныне способ
фотографии — с использованием негативов и печатанием с них любого числа позитивов
— был запатентован спустя 2 года, в 1841 г., англичанином У. Толботом. В основе
этого и подобных ему способов фотографии лежит фотохимическая реакция
разложения галогенидов серебра под действием света.
В современном фотографическом
процессе для получения негативов используют слой фотографической эмульсии –
смеси мельчайших кристалликов йодистого или бромистого серебра с желатиной
(белковым веществом, «животным клеем»), — нанесенный на прозрачную подложку из
стекла или полимерной пленки. Желатина защищает их от выпадения. Светочувствительность их
объясняется присутствием в кристаллической решетке микрокристаллов включений из
металлического или сернистого серебра. Эти включения служат центрами светочувствительности.
В одном микрокристалле может быть несколько центров светочувствительности.
Располагаются они на поверхности и внутри микрокристалла.
В целях улучшения свойств
фотографической эмульсии иногда желатину частично или полностью заменяют
синтетическими высокомолекулярными соединениями.
Современные серебряные
фотографические материалы обычно содержат разные добавки, благодаря которым
удается делать их чувствительными к свету с разной длиной волн — от
инфракрасного до ультрафиолетового.
Главным носителем изображения
является фотопленка.
Фотопленка
представляет собой гибкую ленту, по краям которой расположены перфорационные отверстия.
Фотопленки бывают
черно-белыми и цветными, и обладают различными фотографическими и техническими
свойствами.
Светочувствительный
слой фотопленки содержит огромное количество микрокристаллов галогенида
серебра. В некоторые фотографические эмульсии, главным образом для негативных
пленок, добавляют соли золота.
Под обработкой фотоматериала
обычно понимают все операции, которые необходимы для получения изображения –
экспонирование фотоматериала, его проявка и фиксирование. Указанная
последовательность процессов верна всегда, даже в случае современного способа
получения прямого позитивного изображения (при использовании специальных
материалов).
Все операции, следующие за
проявлением, носят вспомогательный характер. Их цель чаще всего сводится к
тому, чтобы сохранить полученное изображение.
Этот процесс происходит по
формуле
2AgBr +
hh à
2Ag + Br2
или
При этом
образуется скрытое изображение.
Устойчивую группу атомов
серебра, образующуюся под действием света, в микрокристалле галогенида серебра
называют центром скрытого изображения. Скрытое изображение не видимо не
только невооруженным, но и на оптическом микроскопе. Размер центров скрытого
изображения оценивается в -- см., т.е. он лежит за пределами возможностей
оптического разрешения приборов.
Следующим процессом после
экспонирования, является проявление, это основная часть обработки
фотоматериала. Скрытое изображение становится видимым после проявления.
Сущность сводится к химическому
восстановлению галогенидов серебра на освещенных участках материала:
Различают химическое и
физическое проявление. И в том и в другом случае под воздействием проявителя
происходит наращивание слоя металлического серебра из скрытого изображения,
возникшего в эмульсионном слое при экспонировании. Частично наряду с
микрокристаллами, подвергшимися действию света, восстанавливаются и
неосвещенные кристаллы, однако разница в скорости восстановления серебра при
правильном проявлении весьма значительна.
При химическом проявлении ионы
серебра, необходимые для наращивания изображения, поступают из эмульсионного
фотоматериала, а при физическом проявлении - из проявителя. При химическом
проявлении главным компонентом проявителя является проявляющие вещество,
которое восстанавливает галогенид серебра на экспонированных участках
изображения, в современной фотографии применяются исключительно органические
вещества, за небольшим исключением это производные бензола; причем проявляющие
вещества, содержащие аминогруппы, используют почти всегда в виде солей.
Вообще же фотографический
проявитель – многокомпонентная смесь. Она содержит химический восстановитель,
вещество, создающее щелочную реакцию раствора; вещество, предохраняющее
проявитель от быстрого окисления кислородом воздуха; вещество устраняющее
вуаль. Подробнее о составе проявителя будет сказано ниже.
Процесс проявления можно
выразить общей формулой
,
в этой формуле Ag+ - ион серебра; Red- - ион
проявляющего вещества, Ag – металлическое серебро, Br-
- ион брома, Ox – окисленная форма проявляющего вещества.
Проявляющее вещество – основная
часть проявляющего раствора, служит для восстановления в фотоматериале
экспонированных микрокристаллов галогенида серебра.
Для обработки черно-белых
фотопленок из многочисленных проявляющих веществ, сейчас в основном находят
применение метол, гидрохинон, фенидон. В целях повышения скорости проявления в
раствор вводят ускоряющие вещества. К ним относят буру (тетраборат натрия), соду (карбонат натрия ), поташ (карбонат калия ), едкий натр (гидроксид
натрия ), едкое
кали (гидроксид калия )
и др.
Активность раствора зависит от
природы вводимой щелочи и её количества. Проявляющие растворы с едкой щелочью
действуют особенно энергично. В различных проявляющих растворах pH колеблется в
широких пределах: от 7 – 8 в медленноработающих, до 12 и более – в энергично
работающих проявителях.
Проявляющие вещества во время
хранения и при использовании подвергаются окисляющему воздействию кислорода
воздуха. В результате раствор быстро окрашивается продуктами окисления
проявляющего вещества и теряет проявляющие свойства. Чтобы предотвратить
окисление и увеличить и увеличить срок хранения в раствор вводят сохраняющее
вещество, способное связывать продукты окисления и удерживать их концентрацию
на постоянном низком уровне.
В качестве сохраняющего вещества
наиболее применим сульфит натрия .
Сульфит натрия выполняет важную функцию в
растворе. Он вступает в реакцию с продуктами окисления проявляющего вещества,
например с хиноном (формула), если в растворе был гидрохинон. Восстанавливает
хинон в сульфопроизводные гидрохинона, обладающие хорошей проявляющей
способностью. Сульфит натрия, восстанавливая хинон, превращает его в бесцветный
продукт, исключая возможность вуали на фотоматериале.
Действие
сульфита натрия в растворах с другими проявляющими веществами подобно
рассмотренному процессу с гидрохиноном. За исключением фенидона, который не
восстанавливается сульфитом натрия и не образует с ним веществ: способных к
проявлению. Также в качестве сохраняющих веществ иногда применяют бисульфит
натрия, метабисульфит калия или натрия и др.
При проявлении наряду с
переводом скрытого изображения в видимое: восстанавливается и некоторая часть
неэкспонированных микрокристаллов галогенида серебра. Они образуют почернение в
фотографическом слое фотопленок – вуаль, уменьшающую контрастность изображения
и различаемость темных деталей. Для устранения этого дефекта в проявляющий
раствор вводят противовуалирующие вещество, которое тормозит образование вуали
и регулирует скорость проявления.
Противовуалирующими свойствами
обладают бромистый калий (KBr), йодистый калий ( KY ), бензотриазол( ), нитробензимидазол () и др.
Наиболее часто пользуются
бромистым калием. Он образует в растворе свободные ионы брома, которые при небольшой
концентрации задерживают восстановление неэкспонированных микрокристаллов галогенида
серебра. Однако с увеличением содержания бромистого калия в растворе,
торможение сказывается и на малоэкспонированных участках фотослоя.
Проявляющие растворы готовят на
воде, от чистоты и состава которой зависят многие их свойства. Механический
примеси в воде (песок, глина) удаляют фильтрованием; соли, влияющие на
жесткость воды, -- введением в раствор трилона Б
( ), гексаметафосфата и других подобных веществ.
На продолжительность процесса
проявления фотопленок влияют состав раствора, его температура и способ
обработки раствором светочувствительного слоя.
В фотопленках после проявления изображения остается много галогенидов
серебра. Чтобы сделать фотопленки несветочувствительными и тем самым закрепить
видимое изображение, из светочувствительного слоя необходимо удалить галогениды
серебра. Для этого пользуются процессом фиксирования, во время которого
происходит перевод галогенидов серебра в растворимые соединения, легко
удаляемые из светочувствительного слоя при промывке фотопленки водой.
Растворимые соединения можно получить, обработав фотопленки растворами,
содержащими тиосульфат натрия или аммония. Принято считать, что процесс
фиксирования протекает в две стадии. Во время первой происходит взаимодействие
галогенидов серебра с тиосульфатом натрия () по следующему уравнению:
Светочувствительный слой фотопленок становится прозрачным. Однако
комплексная соль трудно
растворима в воде и может через некоторое время быть причиной появления желтых
или коричневых пятен на фотопленке.
Во второй стадии образуется легкорастворимая комплексная соль по
уравнению:
или
Полного фиксирования фотопленок, обеспечивающего долгое хранение
изображения, достигают, заканчивая процесс фиксирования в свежем растворе.
Продолжительность фиксирования определяется скоростью диффузии
тиосульфата натрия в светочувствительный слой, скоростью растворения галогенида
серебра и скоростью диффузии образовавшегося комплексного соединения из слоя.
Эти скорости зависят от вида галогенида серебра в светочувствительном слое, его
толщины и задубленности, от состава фиксирующего раствора, температуры и
способа обработки светочувствительного слоя. Чем толще или задубленнее
светочувствительный слой, тем медленнее идет фиксирование, Мелкозернистые
фотопленки фиксируются быстрее крупнозернистых.
С повышением концентрации тиосульфата натрия в растворе скорость
фиксирования увеличивается. Ускорение процесса нарастает с повышением
количества тиосульфата натрия до 30—40%, после чего происходит замедление
фиксирования. Это вызвано тем, что при высоких концентрациях снижается скорость
диффузии в светочувствительный слой фотопленок.
С увеличением температуры раствора фиксирование ускоряется. Предел
повышения температуры определяется степенью задубленности светочувствительного
слоя фотопленок.
Фиксирующие растворы различают по их составу и действию. Они бывают
слабощелочными, нейтральными, кислыми, кислодубящими, кислодубящими быстрыми.
Чернобелые фотопленки в большинстве случаев обрабатывают в кислодубящих
фиксирующих растворах, так как эти растворы дубят светочувствительный слой и
предохраняют его от окрашивания продуктами окисления проявителя.
Цветные фотопленки обрабатывают в слабощелочных или нейтральных фиксирующих
растворах, чтобы они не разрушали красители, составляющие цветное изображение.
Однако есть и специальные кислодубящие фиксажи для обработки цветных
фотопленок.
Кислая среда в фиксирующих растворах позволяет использовать квасцы для
дубления светочувствительного слоя, уменьшает действие продуктов окисления
проявителя и останавливает процесс проявления.
В современных ускоренных процессах применяют быстрые кислодубящие фиксирующие
растворы. В этих растворах основным веществом является тиосульфат аммония,
который вводят в раствор непосредственно пли приготовляют путем реакции между
тиосульфатом натрия и хлористым аммонием.
Вследствие того, что при слишком низком значении pH происходит выделение серы в раствор, а при слишком высоком — теряется
дубящее действие квасцов и способность
нейтрализовать проявитель, применяют строгий контроль за значением pH раствора. Оп должен обладать большой буферной емкостью. Фиксирующий
раствор с алюмокалиевыми квасцами наиболее распространен, он имеет pH от 4 до 6,5.
Приведенная выше последовательность процессов даёт
негативное (противоположное реальному) изображение. Это происходит потому, что
больше всего выделяется металлического серебра в местах наибольшей яркости.
Следовательно наиболее светлые участки снимаемого объекта будут изображены
наиболее темно. Чтобы получить реальное изображение, описанный выше процесс
экспонирование à проявление
à фиксирование
необходимо повторить (в фотографии применяют термин «отпечатать»), т.е.
направить поток света через негатив снова на светочувствительный слой, а затем
вновь обработать полученное изображение в растворах проявителя и закрепителя.
В современной фотографии разработаны способы
получения прямого позитивного изображения. Обращение негативного
изображения в позитивное обычно осуществляют с использованием двух слоев светочувствительного
материала с диффузионным переносом изображения в приёмный слой. Этот способ позволяет
получить позитивное изображение прямо в фотоаппарате.
Двухслойный способ реализуется в двух вариантах:
«сухом» и «мокром».
Фотографический процесс с диффузионным переносом
изображения является одностадийным, так как обработка скрытого изображения с
целью получения визуального происходит в одну стадию. Его сущность заключается
в том, что одновременно с формированием негативного изображения из
светочувствительного слоя диффундируют вещества, создающие в приемном слое
позитивное изображение. В фотоматериал для черно-белого диффузионного процесса
входят: светочувствительный галогенид серебра; обрабатывающий раствор, который
содержит проявляющие и комплексообразующие вещества; материал-приемник. После
экспонирования на свету все три указанных материала приводят в контакт. На
экспонированных участках светочувствительного слоя в результате химического
проявления образуется металлическое серебро. На неэкспонированных участках
сохраняется галогенид серебра. Он растворяется при взаимодействии с химическим
реагентом (например, с )
и образующийся комплекс (в данном случае ) диффундирует в материал-приемник. Здесь он
восстанавливается до металлического серебра, которое и создает позитивное
изображение.
В мокром способе создания видимого изображения
применяют жидкие обрабатывающие растворы. Они содержат проявляющее вещество,
тиосульфат натрия, щелочь, антивуалирующее вещество и воду. Эти жидкие
растворы подают извне в промежуток между светочувствительным и принимающим
слоями.
В «сухом» способе используют вязкие обрабатывающие
растворы. Они имеют тот же состав, что и растворы в мокром способе, но
содержат еще загустители — обычно водорастворимые эфиры целлюлозы. Вязкие
обрабатывающие растворы заключают в полимерные микрокапсулы, которые
включают в состав фотоматериала, После экспонирования фотоматериал
пропускают между валиками, капсулы разрушаются, и раствор из них распределяется
между светочувствительным и приемным слоями. При извлечении из фотоаппарата
приемный материал отделяют от исходного материала и наносят на него быстровысыхающий
стабилизирующий состав, образующий глянцевое защитное покрытие.
Фотография
наших дней — это и область науки о ней самой и область техники, это методы
исследования и документации, «зеркало памяти» народов, это художественное призвание
людей, это и различные виды прикладной деятельности. Из всего многообразия
применения фотографии следует в первую очередь выделить три — самые главные.
Фотография
сразу же стала незаменимой в этнографии, географии, в археологии, астрономии,
в физике, металлографии, биологии, микробиологии и в других науках. Она стала
самостоятельным методом исследования, проникая не только в мир видимый, но и в
глубины макро- и микрокосма. В соединении с техникой телевидения космическая
фотография — поистине всемогущее средство познания. В течение пяти минут с
помощью многозональной камеры из космоса получают такое количество
фотоинформации, для которой при аэрофотосъемках потребовалось бы два года, а
при съемках в геологических экспедициях — восемьдесят лет.
С помощью фотографии мы смогли взглянуть на Землю с
космических высот, увидеть лунный пейзаж и обратную сторону Луны. Первые
фототелеснимки были выполнены советскими космическими аппаратами. Американские
астронавты фотографировали на самой Луне и с Луны. Невероятно большое количество
съемок земной поверхности осуществили экипажи космических станций «Салют» и
"Мир" во время многомесячных полетов, чем невиданно обогатили многие
науки и отрасли народного хозяйства России.
С изобретением светописи необычайно расширились
возможности зрительного восприятия. За последние сто с небольшим лет создан,
по существу, новый язык визуальной информации. Он надежно служит теперь
человечеству.
1. Е.А. Иофис «Кинофотопроцессы
и материалы», М., 1980 г
2. Ю.Н. Кукушкин «Химия вокруг
нас», М.,1992 г
3. А.Г. Волгин «Фотография. 100
рецептов», М., 1993 г
4. Краткий справочник
фотолюбителя. Под редакцией А.А. Панфилова. М., 1984 г
5. Н.И. Кириллов «Фиксирование и
промывка фотографических материалов», М., 1948 г