Фотография

Оглавление

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

Как это начиналось?

Первые в мире снимки

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.

Фотография

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.

Фотопленки имеют сложное строение. Они состоят из связанных между собой слоя фотографической эмульсии и подложки, резко различных по свойствам.

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.

Обработка фотоматериала

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.

Экспонирование фотоматериала.

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.

Проявление фотоматериала

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 должно хорошо растворятся в воде или в растворе щелочи, быть устойчивым по отношению к действию кислорода воздуха, давать бесцветные растворы и быть бесцветным.

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.

Закрепление изображения

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

Чтобы вторая стадия была проведена полностью, фотопленки обрабатывают в фиксирующем растворе и после того, как светочувствительной слой стал прозрачным. Обычно на вторую стадию затрачивают столько времени, сколько потребовалось на первую стадию.

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.

Прямое позитивное изображение

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.

Заключение

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 в науке и технике

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.

Сегодня трудно представить, что фотографии когда-то не существовало – так сжились и свыклись мы с нею, так прочно она вошла во многие отрасли промышленности.

Список литературы

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