- •4 Светотехнические материалы
- •4.2 Типы светочувствительных материалов
- •4.3 Фотографическое действие оптического излучения
- •4.3.1 Характеристические кривые светочувствительных материалов
- •4.3.2 Фотоактиничная экспозиция
- •4.4 Фотографическое воспроизведение объектов на примере галогенидосеребряных фотоматериалов
- •4.4.1 Галогенидосеребряные фотоматериалы как приемники оптического излучения
- •4.4.1.1 Строение и состав галогенидосеребряных светочувствительных материалов
- •4.4.1.2 Получение изображений на галогенидосеребряных фотографических материалах
- •4.4.1.3. Основные представления о химико-фотографической обработке галогенидосеребряных материалов
- •4.4.2 Фотографические свойства галогенидосеребряных фотоматериалов
- •4.4.3. Факторы, влияющие на форму и положение характеристической кривой
- •4.4.3.1. Типы фотоматериалов
- •4.4.3.2. Влияние спектрального состава излучения на характеристическую кривую и светочувствительность фотографического материала
- •4.4.3.3 Влияние уровня освещенности. Явление невзаимозаместимости освещенности и времени экспонирования
- •4.4.3.4. Влияние химико-фотографической обработки на характеристическую кривую и сенситометрические параметры фотоматериала
- •4.4.4 Воспроизведение градации объекта в изображении
- •4.4.4.1 Градационные свойства объекта и изображения
- •4.4.4.2. Типы градационной передачи
- •4.4.4.3 Формирование градации изображения. Стадии градационного процесса
- •4.5 Принципы классификации и маркирование фототехнических материалов
- •4.5.1 Пленки фирмы «Тасма»
- •4.5.2 Фотоматериалы agfa
- •4.5.3 Фототехнические пленки четвертого поколения Fuji
- •4.6 Малосеребряные и безсеребряные фототехнические материалы
4.4.3.3 Влияние уровня освещенности. Явление невзаимозаместимости освещенности и времени экспонирования
К середине XIX века было установлено, что:
• любая фотохимическая реакция идет за счет части потока излучения, поглощаемой реакционной системой (закон Гротгуса-Дрепера);
• для всех фотохимических реакций малая мощность излучения может быть скомпенсирована большим временем освещения, и наоборот (Бунзен и Роско). Этот постулат получил названия «закон взаимозаместимости» и «закон Бунзена и Роско». Его суть в том, что выход фотохимической реакции зависит только от полученного системой количества освещения (экспозиции Η= E t), но не зависит от соотношения Ε и t, т.е. освещенность E и время освещения t «взаимозаместимы».
Закон, хорошо выполняющийся для простых (в основном первичных) фотохимических реакций, был перенесен на сложные практически используемые светочувствительные системы с их многоступенчатым процессом получения изображения. Так, было принято, что результат действия света на фотографический материал однозначно связан с величиной экспозиции. Это привело к широкому использованию в фотографической науке и сенситометрии характеристических кривых D(lgH) и расчету светочувствительности по критериальной экспозиции: S= k/HK .
Однако уже в конце ХIХ века астрономы столкнулись с несоблюдением закона взаимозаместимости. Они заметили, что при астрономических съемках (при низких освещенностях) материалы «теряют часть светочувствительности». При экспозициях, одинаковых с используемыми при обычной съемке, на астрономических снимках получались заметно более низкие оптические плотности.
Немецкий астроном Шварцшильд в ходе проведенных им исследований пришел к выводу, что для получения при фотографической съемке постоянных результатов должно быть соблюдено условие
E tρ=const.
Параметр ρ - 0,7-0,9 был назван экспонентом Шварцшильда. Дальнейшие исследования «отклонения от закона взаимозаместимости» фотографических систем показал и, что величина ρ зависит от условий обработки и изменяется с освещенностью.
На рис. 4.15 показана типичная зависимость DH=const(lgE).
Видно, что при отклонении от оптимальных эффективность экспозиции уменьшается и плотности изображения падают.
Рисунок 4.15 – Зависимость оптической плотности изображения D от логарифма освещенности при постоянной экспозиции: 1 – закон взаимозаместимости не соблюдается; 2 – соблюдается условий освещения Е0
Для характеристики степени отклонения фотографических систем от закона взаимозаместимости строят экспериментальные кривые lgH(lgE) при D=const; lgH=f(lgE) при D = const. Эти кривые называют изоопаками (кривыми равных оптических плотностей). Их типичная форма показана на рис. 4.16 и 4.17.
Рисунок. 4.16 – Изоопака lgHD=const = f(lgE):
E0 – оптимальная освещенность; H0 – экспозиция, требуемая для получения плотности D при оптимальной освещенности D = const
Рисунок 4.17 – Изоопака lgHD=const = f(lgt):
t0 – оптимальное время экспонирования;
H0 – экспозиция, требуемая для получения оптической плотности D при оптимальном времени экспонирования
Наклон ветвей изоопак связан с экспонентом Шварцшильда.
В изоопаке (рис. 4.18) можно выделить три части: среднюю, где ρ = 1, – это область максимальной светочувствительности (желательно использовать фотоматериал при временах экспонирования, лежащих в этом диапазоне); левую ветвь, относящуюся к съемке при высоких освещенностях с ρ > 1; правую ветвь – для низких освещенностей с ρ < 1.
Изоопака строится для определенной «опорной» плотности. При увеличении опорной плотности оптимальное время экспонирования tο увеличивается.
Форма и положение изоопаки зависит и от условий проявления.
Из изложенного выше можно сделать следующие выводы.
Получение характеристической кривой материала следует проводить в условиях, максимально приближенных к условиям его практического использования. Иначе можно столкнуться с заметным изменением светочувствительности по сравнению с величиной, установленной при его сенситометрическом испытании. То же происходит, если материал используется не по назначению.
Рисунок 4.18 – Участки изоопаки lgHD=const = f(lgt):
I – левая ветвь изоопаки с ρ > 1;
II – область максимальной светочувствительности;
III – правая ветвь изоопаки с ρ < 1
Характеристическая кривая зависит от того, как задаетсяряд экспозиций: по шкале освещенностей (Evar, t= const) или по шкале времени (tvar, Е= const). На практике вся поверхность фотоматериала экспонируется с одним временем экспонирования, а освещенности различных участков поверхности изменяются в соответствии с изображением. Чтобы приблизиться к практическим условиям, при сенситометрическом испытании фотоматериалов используют шкалу освещенностей.
При применении материала не по назначению (при низких или высоких освещенностях) следует найти диапазон времен экспонирования, в котором соблюдается закон взаимозаместимости, и если практическое время экспонирования выходит за эти пределы, внести поправку в условия экспонирования в соответствии с изоопакой. Изоопаки приводятся в справочниках.