10005

кажения цветового контраста, выделения деталей одного цвета и исключения деталей другого цвета при выявлении слабовидимых записей, следов и др. При решении этих задач применяются специальные оптические среды – светофильтры.

Светофильтры – это плоскопараллельные оптические среды, избирательно поглощающие (пропускающие) проходящее через них излучение, ослабляющие мощность и изменяющие структуру светового потока как в видимой, так и невидимой зонах спектра.

Световой поток, попадая в оптическую среду светофильтра, претерпевает явления отражения, пропускания и поглощения света. Его оптические свойства характеризуют спектральные коэффициенты отражения, пропускания и поглощения (ρג, τג, αג), показывающие, какая доля светового потока соответственно отражена, пропущена и поглощена светофильтром. Отражение, пропускание и поглощение света происходит одновременно, но их соотношение различно и зависит от длины волны излучения. При этом количество отраженного, поглощенного и пропущенного света равно общему количеству падающего светового потока, а сумма коэффициентов отражения, поглощения и пропускания равна единице:

ρλ +τλ +αλ =1 .

Спектральные коэффициенты отражения, пропускания, поглощения – безразмерные величины, либо выражаются в процентах. Их измеряют с помощью приборов – спектрофотометров, воздействуя на с ветофильтр монохроматическими излучениями видимой и невидимой зон спектра. Для оценки спектральных свойств светофильтра строят зависимость изменения коэффициентов пропускания (поглощения) от длины волны излучения. Данные характеристики представляют собой кривые, построенные в прямоугольной системе координат: по оси абсцисс откладывают длины волн излучения, по оси ординат – значения спектрального коэффициента пропускания (поглощения).

Светофильтры отражают, поглощают и пропускают свет селективно, т. е. не одинаково для излучений различных длин волн. Любая спектральная характеристика светофильтра включает зону полного поглощения, зоны частичного поглощения и пропускания и зону полного пропускания (см. рис. 26).

111

		п у ск а ни е ( τ )
щ ен и е ( α)
о г л о		П р о
П

Рис. 26. Кривая спектрального поглощения (пропускания) светофильтра

Форма кривой зависит от характера избирательного поглощения вещества красителя, использованного при изготовлении светофильтра, его концентрации и толщины слоя.

Коэффициенты пропускания и поглощения – обратные по отношению друг к другу величины. Поэтому спектральная кривая поглощения имеет по отношению к спектральной кривой пропускания зеркальный вид.

При съемке со светофильтром определенная доля излучения поглощается, уменьшая количество световой энергии, попадающей на светочувствительный слой. Соответственно следует увеличивать и экспозицию. Число, показывающее во сколько раз необходимо увеличить экспозицию при съемке со светофильтром по отношению к съемке без светофильтра (при неизменной освещенности) для получения негативов одинаковой плотности, называется кратностью. Кратность светофильтра выражают через отношение величин общей и эффективной светочувствительности фотоматериала (Sобщ., Sэф.). Ее определяют либо в ходе сенситометрических испытаний фотоматериала со светофильтром и без него по получаемым кривым почернения; либо экспериментально – фотографируя объект со светофильтром и без него с различными выдержками. После обработки фотоматериала выбирают негативы равной плотности, а из соотношения выдержек, использованных при съемке, определяют значение кратности.

112

Значение кратности не является величиной постоянной. Она зависит от спектрального состава излучения источника света и спектральной чувствительности применяемого фотоматериала.

Для источников излучения солнца, дуговых и импульсных ламп, в спектре которых преобладает коротковолновое излучение, желтые, оранжевые и красные светофильтры, поглощающие ультрафиолетовые, фиолетовые и сине-голубые лучи, имеют большую кратность и меньшую – для ламп накаливания. Синие и голубые светофильтры имеют большую кратность для освещения, создаваемого лампами накаливания, поскольку в их спектре преобладает длинноволновое излучение.

Кратность съемочных светофильтров (желтых, оранжевых и красных), указанная на оправе, в справочной литературе, справедлива только для изопанхроматических фотоматериалов (рис. 27б). Для несенсибилизированных – их кратность равна бесконечности. Для ортохроматических – бесконечности равна кратность оранжевых и красных светофильтров, поскольку они поглощают спектральную зону излучений, к которой чувствительны данные фотоматериалы (рис. 27а).

Марку и значение кратности обычно наносят на оправу светофильтра. В справочной литературе имеются и сводные таблицы кратности для съемки на различные по сенсибилизации фотоматериалы, как для естественного, так и для искусственного освещения.

Рис. 27. Зависимость кратности светофильтров от спектральной чувствительности фотоматериала: а – ортохроматического; б – изопанхроматического

Назначение светофильтров. В практике фотографии светофильтры используют для различных целей:

113

–исправления цветопередачи;

–получения специальных фотографических эффектов, например, грозового небосвода при съемке с оранжевыми и красными светофильтрами; выявления дописок, исправлений в документах, слабоокрашенных следов, не различимых в естественных условиях;

–изменения цветовой температуры источника света при съемке на цветные негативные фотоматериалы;

–коррекции цвета в цветном позитивном процессе;

–получения неактиничного освещения в фотолабораториях;

–выделения излучения в невидимых зонах спектра;

–устранения бликов при съемке бликующих предметов;

–ослабления мощности и изменения структуры светового по-

тока.

Классификация светофильтров. Светофильтры классифици-

руют по различным основаниям:

–по способу изготовления светофильтры делят на твердые (стеклянные и пластмассовые, желатиновые), жидкостные и газообразные;

–по принципу действия на абсорбционные (цветные), интерференционные, поляризационные, клиновые, рассеивающие и изменяющие цветовую температуру источника;

–по форме кривой спектрального пропускания (поглощения) на нейтрально–серые, монохроматические, селективные (зональные), субтрактивные и компенсационные;

–по назначению на съемочные, защитные, исследовательские. Наиболее удобны в работе твердые светофильтры, изготов-

ленные из стекла и пластмассы. Краситель в массе стекла чаще всего распределен равномерно и практически изолирован от воздействия внешних факторов. Светофильтры этого типа наиболее долговечны, обладают высокими эксплуатационными свойствами, менее всего подвержены механическим повреждениям. Иногда различное количество красителя ровным слоем наносят на бесцветную пластинку, позволяя получать светофильтры одинаковой толщины, но различной плотности.

Желатиновые светофильтры представляют собой тонкий слой окрашенной желатины, нанесенный на стекло (триацетатную или нитроцеллюлозную подложку) либо вклеенный между двумя защитными стеклами. Такие светофильтры неустойчивы к термическому воздействию, в результате чего краситель выгорает. Разрушению желатиновой пленки способствуют влага и органические растворители. В лабораторных условиях желатиновые светофильтры получают, окрашивая отфиксированную фотопленку или пластинку в растворе красителя.

114

Жидкостные светофильтры изготавливают из растворов различных красителей, залитых в прозрачные кюветы с плоскопараллельными стенками. При необходимости комбинируют несколько красителей для достижения максимума пропускания в определенной спектральной области. Плотность таких светофильтров легко изменить, добавляя в кювету концентрированный раствор либо дистиллированную воду. В качестве красителей чаще всего используют соли различных металлов или органические (анилиновые) красители.

Газообразные светофильтры в практической фотографии распространены мало. Обычно они предназначены для выделения ультрафиолетовой зоны спектра с длиной волны менее 300 нм. Для получения соответствующих спектральных свойств используют газообразный хлор, пары брома под давлением в несколько атмосфер.

Поляризационные светофильтры ослабляют блики от зер-

кально отражающих свет поверхностей. Они необходимы, например, при съемке обстановки помещений через витрины магазина, оконные стекла помещений, предметов с полированными поверхностями или залитыми водой и т. п. Такие светофильтры не изменяют спектральный состав света, пропуская излучение со строго определенным направлением электромагнитных колебаний. Этот эффект обеспечивают ультрамикроскопические кристаллы поляризующего вещества, входящие в состав светофильтра.

Обычно свет, используемый при съемке, составляют лучи с хаотичным направлением электромагнитных колебаний. Зеркальные, полированные поверхности отражают только частично или полностью линейно-поляризованный свет – лучи со строго определенным направлением электромагнитных колебаний. Полностью поляризуется отраженный свет при падении под определенным углом (угол Брюстера). Для различных материалов он составляет 53-57°. Несовпадение плоскости поляризации светофильтра и зеркально отраженных лучей приводит к полному или частичному поглощению последних.

В клиновых светофильтрах концентрация красителя наращивается от вершины к основанию. Их можно представить в виде набора небольших светофильтров с возрастающей плотностью. Направляя световой поток на тот или иной участок, можно плавно или ступенчато изменять степень поглощения. Клиновые светофильтры широко применяются при сенситометрических испытаниях черно-белых фотоматериалов.

Цветные светофильтры селективно (избирательно) поглощают световое излучение. Этот эффект обеспечивают входящие в их

115

состав частицы адсорбирующего свет вещества – красителя. К их числу относятся монохроматические, зональные, субтрактивные и компенсационные светофильтры (рис. 28).

Рис. 28. Спектральные свойства светофильтров:

а– монохроматического; б – селективного (зонального); в – субтрактивного;

г– компенсационного

Монохроматические светофильтры пропускают узкую полосу излучения в интервале длин волн 5-10 нм, поглощая остальную его часть. Это плотные одноцветные светофильтры, применяемые для исследовательских целей.

К числу монохроматических относятся и интерференционные светофильтры. У них иной принцип поглощения света. Избирательное поглощение излучения (кроме заданного интервала длин волн) основано на явлении интерференции в тонком слое, нанесенном на стеклянную подложку. Из потока света светофильтр пропускает лучи с длиной волны, равной удвоенной толщине. Современные техноло-

116

гии позволяют изготавливать светофильтры, обладающие монохроматичностью для любой длины волны видимой части спектра.

Селективные (зональные) светофильтры пропускают излуче-

ние в более широком интервале – обычно одну из зон видимого спектра (синюю, зеленую или красную). Их используют для исследовательских целей и в аддитивном цветографическом процессе.

Субтрактивные светофильтры, наоборот, поглощают одну из зон видимого спектра (синюю, зеленую, красную), пропуская остальные. Они используются в субтрактивном цветографическом процессе и для исследовательских целей.

Компенсационные светофильтры поглощают коротковолновую область спектра излучения. Одни из них применяют для исправления цветопередачи при съемке цветных объектов на черно-белые фотоматериалы, другие – для получения определенных художественных эффектов или при решении исследовательских задач.

Для исправления цветопередачи используют желтые и желтозеленые светофильтры различной плотности. Они в различной степени поглощают ультрафиолетовые, фиолетовые и синеголубые лучи, ослабляя их воздействие на светочувствительный материал. Светофильтр ЖС-10 ослабляет действие ультрафиолетовых лучей. ЖС-12 значительно улучшает передачу цветовых оттенков при съемке на панхроматические и изопанхроматические фотоматериалы. Применяются рано утром или поздно вечером, когда синих лучей мало, облака выделяют слабо. ЖС-17 дает почти правильную цветопередачу на панхроматических и изопанхроматических материалах. Используется при съемке в разное время, удовлетворительно выделяет облака. В этих случаях лучшие результаты дает светофильтр ЖС-18.

Желто-зеленые светофильтры являются универсальными и могут быть использованы во многих случаях съемки. Они приближают спектральную чувствительность изопанхроматических фотоматериалов к спектральной чувствительности глаза. Поглощая ультрафиолетовые лучи и ослабляя действие фиолетовых, сине-голубых и красных, они с большой точностью передают цветовые оттенки объектов, хорошо выделяют облака, тени на снегу.

Оранжевые и красные светофильтры в большей степени, чем желтые и желто-зеленые, поглощают фиолетовые и сине-голубые лучи. Предметы, окрашенные в синие и голубые тона, на снимках выглядят более темными, а в оранжевые и красные – более светлыми. Примером применения оранжевого светофильтра может служить полученный на снимке эффект грозового небосвода при обычной облачности в солнечную погоду.

117

Съемка с красными светофильтрами усиливает контраст между синими и красными деталями объекта. Проводя съемку со светофильтром КС-11 против света на изопанхроматический фотоматериал, получают эффект лунного освещения в дневное время.

Нейтрально-серые светофильтры ослабляют мощность све-

тового потока. Спектральные коэффициенты пропускания у данных светофильтров одинаковы для всех длин волн. Они имеют нейтрально-серый цвет и различную плотность.

Матовые светофильтры изменяют структуру светового потока, преобразуя направленный свет в рассеянный.

При съемке на цветные фотоматериалы в утренние и вечерние часы нередко применяют конверсионные светофильтры, изменяющие цветовую температуру источника света и, соответственно, приводящие спектральный состав излучения в соответствие с требованиями, предъявляемыми к освещению для используемого фотоматериала.

5.Строение и классификация светочувствительных материалов

Строение фотоматериалов. Фотографическим называют материал, содержащий светочувствительное вещество и предназначенный для получения фотографического изображения. Он состоит из тонких желатиновых слоев, нанесенных на подложку (рис. 29).

Рис. 29. Строение светочувствительных фотоматериалов: а – фотопластинок; б – фотопленок; в – фотобумаг:

1 – защитный слой; 2, 3 – светочувствительный слой; 4 – подслой (барритовый слой); 5 – подложка; 6 – противоореольный слой (противослой)

Подложка определяет тип фотографического материала: стекло – фотопластинки, бумага – фотобумаги, полимерные пленки – фотопленки. У фотопленок подложку изготавливают на негорючей триацетатной основе, обладающей хорошей прозрачностью, не-

118

большой толщиной (0,12-0,15 мм) и вполне удовлетворительными механическими свойствами. В последние годы ее заменяют полимерными материалами (полистирол, лавсан и др.).

Светочувствительный (эмульсионный) слой представляет собой тонкий слой желатины с равномерно распределенными в нем микрокристаллами галогенидов серебра, главным образом бромистого. Размеры микрокристаллов характеризуют зернистость светочувствительного слоя и для разных фотоматериалов составляют 0,5-2,0 мкм. В одном кубическом сантиметре находится от 350 миллионов до одного миллиарда микрокристаллов. При воздействии света и в ходе последующей химической обработки в светочувствительном слое образуется фотографическое изображение.

Толщина светочувствительного слоя зависит от типа фотоматериала. У фотопластинок она составляет 0,012-0,024 мм, у чернобелых фотопленок – 0,005-0,018 мм, у цветных фотопленок – до 0,035 мм, у фотобумаг – 0,006-0,012 мм. Помимо микрокристаллов светочувствительного вещества в светочувствительный слой входят химические и оптические сенсибилизаторы, повышающие собственную и расширяющие спектральную чувствительность фотоматериала; антисептики, предохраняющие органическое вещество – желатину от воздействия микроорганизмов; пластификаторы и дубители, придающие желатине определенную степень пластичности и прочности. В эмульсионные слои цветных фотоматериалов вводят краскообразующие вещества, образующие при цветном проявлении краситель (желтый, голубой или пурпурный).

Защитный слой – это тонкая пленка хорошо задубленной желатины, предохраняющая светочувствительный слой от механических повреждений.

Подслой состоит из задубленной желатины и скрепляет светочувствительный слой с подложкой. В фотобумагах подслой препятствует проникновению веществ светочувствительного слоя в подложку и называется барритовым, поскольку для повышения белизны бумаги в него вводят серно-кислый барий.

Противоореольный слой – это слой окрашенной желатины, препятствующий образованию ореолов – почернений, возникающих при отражении света от подложки. При лабораторной обработке фотоматериала обесцвечивается.

Противослой (противоскручивающий) представляет собой тонкую пленку из желатины или лака, наносимых на подложку и предохраняющих пленку от скручивания. Противослой снижает возможность возникновения электростатических разрядов при транспортировке пленки в фотокамере. Если в него введены кра-

119

сящие вещества с определенными свойствами, то он выполняет роль и противоореольного.

Современные черно-белые фотоматериалы часто имеют два светочувствительных слоя. Первый, мелкозернистый и малочувствительный, наносится непосредственно на подслой и почти не участвует в формировании изображения, главным образом выполняя функции противоореольного. Второй, обладающий высокой чувствительностью, наносят на первый.

Классификация фотоматериалов. Фотографические материа-

лы применяют для самых различных целей, и ассортимент их чрезвычайно разнообразен. Чтобы получить оптимальные результаты в каждом случае съемки, необходимо знать их назначение, области применения и основные свойства.

По способу получения изображения различают негативные, позитивные, обращаемые фотоматериалы;

–по цвету изображения – черно-белые и цветные;

–по назначению – общефотографические и специальные;

–по типу подложки – фотопленки, пластинки и фотобумаги;

–по формату – роликовые, рулонные, плоские, малоформатные, среднеформатные, крупноформатные;

–по общей светочувствительности – фотоматериалы низкой чувствительности (11-16 ед. ГОСТа); малой (22-32 ед.); средней (45-65 ед.); высокой (до 130 ед.); высшей (180-250 ед.) и наивысшей (350 и более ед.);

–по контрастности – фотоматериалы мягкие (до 1,0 ед.), нормальные (до 1,3 ед.), контрастные (до 1,7 ед.), особоконтрастные (до 3,0 ед.) и сверхконтрастные (4,0 ед. и более);

–по спектральной чувствительности – несенсибилизированные, ортохроматические, изоортохроматические, изохроматические, панхроматические, изопанхроматические, инфрахроматические, панинфрахроматические.

Черно-белые негативные фотопленки общего назначения выпускают типа ФН (ФН-32, ФН-64, ФН-125, ФН-250). Это – плоские и 35-мм перфорированные либо 61,5-мм роликовые пленки изопанхроматической сенсибилизации с контрастом, равным 0,8 ед. Плотность вуали у них низкая, а разрешающая способность высокая, что позволяет получать изображения высокого качества. Фотопленки ФН-32, ФН-64 мелкозернистые, а ФН-125, ФН-250 имеют повышенную зернистость.

Черно-белые негативные 35-мм кинопленки выпускают четырех типов: НК-1, НК-2, НН-3 и НК-4 (ВЧ) с изопанхроматической сенсибилизацией. Кинопленка НК-1 особо мелкозернистая, с высокой

120