Як це починалося? Перші в світі знімки
Цілеспрямовану роботу по хімічному закріпленню світлового зображення в камері-обскура вчені винахідники різних країн почали тільки в першій третині минулого століття. Найкращих результатів досягли відомі тепер всьому світу французи Жозеф Ньєпс Нісефо (1765-1833), Луї-Жак Дагер Манде (1787-185) і англієць Вільям Фокс Генрі Тальбот (1800-1877). Їх і прийнято вважати винахідниками фотографії.
7 січня 1839 на засіданні Паризької Академії наук Л. Дагер повідомив, що він спільно з хіміком Ж. Ньепсом знайшов спосіб «зупинити мить» - відобразити на мідній посрібленою платівці вигляд вічно мінливого навколишнього світу. Проектуючи зображення об'єкта за допомогою камери-обскури на поверхню такої платівки, покриту шаром світлочутливого асфальтового лаку, вдавалося отримати за кілька хвилин точне позитивне зображення. Цей день вважають днем народження фотографії (по-грецьки «Фотос» - «світло», «графо» - «пишу»). Хоча застосовуваний нині спосіб фотографії - з використанням негативів і друкуванням з них будь-якого числа позитивів - був запатентований через 2 роки, в 1841 р., англійцем У. Толботом. В основі цього і подібних йому способів фотографії лежить фотохімічна реакція розкладання галогенідів срібла під дією світла.
У сучасному фотографічному процесі для отримання негативів використовують шар фотографічної емульсії - суміші дрібних кристаликів йодистого або бромистого срібла з желатином (білковим речовиною, «тваринним клеєм»), - нанесений на прозору підкладку зі скла або полімерної плівки. Желатину захищає їх від випадання. Світлочутливість їх пояснюється присутністю в кристалічній решітці мікрокристалів включень з металевого або сірчистого срібла. Ці включення служать центрами світлочутливості. В одному мікрокристалі може бути декілька центрів світлочутливості. Розташовуються вони на поверхні і всередині мікрокристалів.
З метою поліпшення властивостей фотографічної емульсії іноді желатину частково або повністю замінюють синтетичними високомолекулярними сполуками.
Сучасні срібні фотографічні матеріали зазвичай містять різні добавки, завдяки яким вдається робити їх чутливими до світла з різною довжиною хвиль - від інфрачервоного до ультрафіолетового.
Головним носієм зображення є фотоплівка.
Фотоплівка є гнучкою стрічку, по краях якої розташовані перфораційні отвори.
Фотоплівки мають складну будову. Вони складаються з пов'язаних між собою шару фотографічної емульсії і підкладки, різко різних за властивостями.
Фотоплівки бувають чорно-білими і кольоровими, і володіють різними фотографічними і технічними властивостями.
Світлочутливий шар фотоплівки містить величезну кількість мікрокристалів галогенида срібла. В деякі фотографічні емульсії, головним чином для негативних плівок, додають солі золота.
Обробка фотоматеріалу
Під обробкою фотоматеріалу звичайно розуміють всі операції, які необхідні для отримання зображення - експонування фотоматеріалу, його проявлення і фіксування. Зазначена послідовність процесів вірна завжди, навіть у разі сучасного способу отримання прямого позитивного зображення (при використанні спеціальних матеріалів).
Всі операції, які йдуть за проявом, носять допоміжний характер. Їх мета найчастіше зводиться до того, щоб зберегти отримане зображення.
Експонування фотоматеріалу.
Цей процес відбувається за формулою
2AgBr + hh à 2Ag + Br2
або
При цьому утворюється приховане зображення.
Стійку групу атомів срібла, що утворюється під дією світла, в мікрокристалі галогенида срібла називають центром прихованого зображення. Приховане зображення не мабуть не тільки неозброєним, але і на оптичному мікроскопі. Розмір центрів прихованого зображення оцінюється в - 
см., тобто він лежить за межами можливостей оптичного дозволу приладів.
Прояв фотоматеріалу
Наступним процесом після експонування, є прояв, це основна частина обробки фотоматеріалу. Приховане зображення стає видимим після прояви.
Сутність зводиться до хімічного відновлення галогенідів срібла на освітлених ділянках матеріалу:
Розрізняють хімічну та фізичний прояв. І в тому і в іншому випадку під впливом проявника відбувається нарощування шару металевого срібла з прихованого зображення, що виник у емульсивному шарі при експонуванні. Частково поряд з мікрокристалами, що зазнали дії світла, відновлюються і неосвітлені кристали, однак різниця у швидкості відновлення срібла при правильному прояві вельми значна.
При хімічному прояві іони срібла, необхідні для нарощування зображення, надходять із емульсійного фотоматеріалу, а при фізичному прояві - з проявника. При хімічному прояві головним компонентом проявника є проявляють речовина, що відновлює галогенід срібла на експонованих ділянках зображення, в сучасній фотографії застосовуються виключно органічні речовини, за невеликим винятком це похідні бензолу; причому виявляють речовини, що містять аміногрупи, використовують майже завжди у вигляді солей.
Взагалі ж фотографічний проявник - багатокомпонентна суміш. Вона містить хімічний відновник, речовина, що дає лужну реакцію розчину; речовина, що охороняє проявник від швидкого окислення киснем повітря; речовина усуває вуаль. Детальніше про склад проявника буде сказано нижче.
Процес прояви можна виразити загальною формулою
,
в цій формулі Ag + - іон срібла; Red-- іон виявляє речовини, Ag - металеве срібло, Br-- іон брому, Ox - окислена форма виявляє речовини.
Виявляючи речовина - основна частина виявляє розчину, служить для відновлення в фотоматеріалі експонованих мікрокристалів галогенида срібла.
Виявляючи речовина має добре розчиняться у воді або в розчині лугу, бути стійким стосовно дії кисню повітря, давати безбарвні розчини і бути безбарвним.
Для обробки чорно-білих фотоплівок з численних виявили речовин, зараз в основному знаходять застосування метол, гідрохінон, фенидон. З метою підвищення швидкості прояви в розчин вводять прискорюють речовини. До них відносять буру (тетраборат натрію), соду (карбонат натрію), поташ (карбонат калію), їдкий натр (гідроксид натрію), їдке калі (гідроксид калію) і ін
Активність розчину залежить від природи вводиться луги та її кількості. Виявляють розчини з їдким лугом діють особливо енергійно. У різних виявили розчинах pH коливається в широких межах: від 7 - 8 в медленноработающіх, до 12 і більше - в енергійно працюють проявителях.
Виявляють речовини під час зберігання і при використанні піддаються окисляє впливу кисню повітря. У результаті розчин швидко забарвлюється продуктами окислення виявляє речовини і втрачає виявляють властивості. Щоб запобігти окисленню і збільшити і збільшити термін зберігання в розчин вводять зберігає речовина, здатна пов'язувати продукти окислення і утримувати їх концентрацію на постійному низькому рівні.
Як зберігає речовини найбільш застосуємо сульфіт натрію.
Сульфіт натрію виконує важливу функцію в розчині. Він вступає в реакцію з продуктами окислення виявляє речовини, наприклад з хінонів (формула), якщо в розчині був гідрохінон. Відновлює хинон в сульфопроізводние гідрохінону, що володіють хорошою проявляє здатністю. Сульфіт натрію, відновлюючи хинон, перетворює його в безбарвний продукт, виключаючи можливість вуалі на фотоматеріалі.
Дія сульфіту натрію в розчинах з іншими проявляють речовинами подібно розглянутому процесу з гидрохиноном. За винятком фенидона, який не відновлюється сульфитом натрію і не утворює з ним речовин: здатних до прояву. Також як зберігали речовин іноді застосовують бісульфіт натрію, метабісульфіт калію або натрію і ін
При прояві поряд з перекладом прихованого зображення у видиме: відновлюється і деяка частина неекспонованих мікрокристалів галогенида срібла. Вони утворюють почорніння у фотографічному шарі фотоплівок - вуаль, що зменшує контрастність зображення і розрізняється темних деталей. Для усунення цього дефекту в виявляє розчин вводять противовуалирующие речовина, яка гальмує утворення вуалі і регулює швидкість прояви.
Противовуалирующие властивостями володіють бромистий калій (KBr), йодистий калій (KY), бензотриазол (), нитробензимидазол () і ін
Найбільш часто користуються бромистим калієм. Він утворює в розчині вільні іони брому, які при невеликій концентрації затримують відновлення неекспонованих мікрокристалів галогенида срібла. Проте зі збільшенням змісту бромистого калію в розчині, гальмування позначається і на малоекспонірованних ділянках фотослоя.
Виявляють розчини готують на воді, від чистоти та складу якої залежать багато їх властивості. Механічний домішки у воді (пісок, глина) видаляють фільтруванням; солі, що впливають на жорсткість води, - введенням у розчин трилону Б
( 
), Гексаметафосфата та інших подібних речовин.
На тривалість процесу проявлення впливають склад розчину, його температура і спосіб обробки розчином світлочутливого шару.
Закріплення зображення
У фотоплівках після прояву зображення залишається багато галогенідів срібла. Щоб зробити фотоплівки несветочувствітельнимі і тим самим закріпити видиме зображення, з світлочутливого шару необхідно видалити галогеніди срібла. Для цього користуються процесом фіксування, під час якого відбувається переклад галогенідів срібла в розчинні сполуки, легко видаляються з світлочутливого шару при промиванні фотоплівки водою.
Розчинні сполуки можна отримати, обробивши фотоплівки розчинами, які містять тіосульфат натрію або амонію. Прийнято вважати, що процес фіксації протікає у дві стадії. Під час першої відбувається взаємодія галогенідів срібла з тіосульфатом натрію () по наступному рівнянню:
Світлочутливий шар фотоплівок стає прозорим. Однак комплексна сіль важко розчинна у воді і може через деякий час бути причиною появи жовтих або коричневих плям на фотоплівці.
У другій стадії утворюється легкорастворимая комплексна сіль за рівнянням:
або
Щоб друга стадія була проведена повністю, фотоплівки обробляють у фіксуючому розчині і після того, як світлочутливої шар став прозорим. Зазвичай на другу стадію витрачають стільки часу, скільки потрібно на першу стадію.
Повного фіксування фотоплівок, забезпечує довге зберігання зображення, досягають, закінчуючи процес фіксації в свіжому розчині.
Тривалість фіксування визначається швидкістю дифузії тіосульфату натрію в світлочутливий шар, швидкістю розчинення галогенида срібла і швидкістю дифузії утворився комплексної сполуки з шару. Ці швидкості залежать від виду галогенида срібла в світлочутливому шарі, його товщини і задубленності, від складу фіксуючого розчину, температури і способу обробки світлочутливого шару. Чим товщі або задубленнее світлочутливий шар, тим повільніше йде фіксування, Дрібнозернисті фотоплівки фіксуються швидше крупнозернистих.
З підвищенням концентрації тіосульфату натрію в розчині швидкість фіксування збільшується. Прискорення процесу наростає з підвищенням кількості тіосульфату натрію до 30-40%, після чого відбувається уповільнення фіксування. Це викликано тим, що при високих концентраціях знижується швидкість дифузії в світлочутливий шар фотоплівок.
Зі збільшенням температури розчину фіксування прискорюється. Межа підвищення температури визначається ступенем задубленності світлочутливого шару фотоплівок.
Фіксуючі розчини розрізняють за їх складу і дії. Вони бувають слабколужних, нейтральними, кислими, кіслодубящімі, кіслодубящімі швидкими.
Чорно фотоплівки в більшості випадків обробляють у кіслодубящіх фіксуючих розчинах, тому що ці розчини дублять світлочутливий шар і оберігають його від фарбування продуктами окислення проявника.
Кольорові фотоплівки обробляють у слабколужних або нейтральних фіксуючих розчинах, щоб вони не руйнували барвники, складові кольорове зображення. Однак є й спеціальні кіслодубящіе фіксаж для обробки кольорових фотоплівок.
Кисле середовище в фіксуючих розчинах дозволяє використовувати галун для дублення світлочутливого шару, зменшує дію продуктів окислення проявника і зупиняє процес прояви.
У сучасних прискорених процесах застосовують швидкі кіслодубящіе фіксують розчини. У цих розчинах основною речовиною є тіосульфат амонію, який вводять у розчин безпосередньо плі готують шляхом реакції між тіосульфатом натрію і хлористим амонієм.
Внаслідок того, що при занадто низькому значенні pH відбувається виділення сірки в розчин, а при дуже високому - втрачається дубящие дію квасцов і здатність нейтралізувати проявник, застосовують суворий контроль за значенням pH розчину. Оп повинен володіти великою буферною ємністю. Фіксуючий розчин з алюмокалієвий галуном найбільш розповсюджений, він має pH від 4 до 6,5.
Пряме позитивне зображення
Наведена вище послідовність процесів дає негативний (протилежне реального) зображення. Це відбувається тому, що найбільше виділяється металевого срібла в місцях найбільшої яскравості. Отже найбільш світлі ділянки об'єкту, що знімається будуть зображені найбільш темно. Щоб отримати реальне зображення, описаний вище процес експонування à прояв à фіксування необхідно повторити (у фотографії застосовують термін «віддрукувати»), тобто направити потік світла через негатив знову на світлочутливий шар, а потім знову обробити отримане зображення в розчинах проявника і закріплювача.
У сучасній фотографії розроблені способи отримання прямого позитивного зображення. Звернення негативного зображення в позитивне зазвичай здійснюють з використанням двох шарів світлочутливого матеріалу з дифузійним перенесенням зображення в приймальний шар. Цей спосіб дозволяє отримати позитивне зображення прямо у фотоапараті.
Двошаровий спосіб реалізується у двох варіантах: «сухому» і «мокрому».
Фотографічний процес з дифузійним перенесенням зображення є одностадійним, тому що обробка прихованого зображення з метою отримання візуального відбувається в одну стадію. Його сутність полягає в тому, що одночасно з формуванням негативного зображення з світлочутливого шару дифундують речовини, які створюють в приймальному шарі позитивне зображення. У фотоматеріал для чорно-білого дифузійного процесу входять: світлочутливий галогенід срібла; обробний розчин, який містить виявляють і комплексоутворюючі речовини; матеріал-приймач. Після експонування на світлі всі три зазначених матеріалу приводять у контакт. На експонованих ділянках світлочутливого шару в результаті хімічного прояви утворюється металеве срібло. На неекспонованих ділянках зберігається галогенід срібла. Він розчиняється при взаємодії з хімічним реагентом (наприклад, з) і утворений комплекс (в даному випадку) дифундує в матеріал-приймач. Тут він відновлюється до металевого срібла, яке і створює позитивне зображення.
У мокрому способі створення видимого зображення застосовують рідкі обробні розчини. Вони містять проявляє речовина, тіосульфат натрію, луг, антівуалірующее речовина і воду. Ці рідкі розчини подають ззовні в проміжок між світлочутливим та приймаючою шарами.
У «сухому» способі використовують в'язкі обробні розчини. Вони мають той же склад, що і розчини в мокрому способі, але містять ще загусники - зазвичай водорозчинні ефіри целюлози. В'язкі обробні розчини укладають в полімерні мікрокапсули, які включають до складу фотоматеріалу, Після експонування фотоматеріал пропускають між валиками, капсули руйнуються, і розчин з них розподіляється між світлочутливим і прийомним шарами. При вилученні з фотоапарата приймальний матеріал відокремлюють від вихідного матеріалу і наносять на нього бистровисихающій стабілізуючий склад, створюючий глянсове захисне покриття.
Висновок
Фотографія наших днів - це і галузь науки про неї самої і область техніки, це методи дослідження та документації, «дзеркало пам'яті» народів, це художнє покликання людей, це і різні види прикладної діяльності. З усього різноманіття застосування фотографії слід в першу чергу виділити три - найголовніші.
Фотографія в науці і техніці
Фотографія відразу ж стала незамінною в етнографії, географії, в археології, астрономії, у фізиці, металографії, біології, мікробіології і в інших науках. Вона стала самостійним методом дослідження, проникаючи не тільки в світ видимий, але і в глибини макро-і мікрокосму. У поєднанні з технікою телебачення космічна фотографія - воістину всемогутня засіб пізнання. Протягом п'яти хвилин за допомогою багатозональної камери з космосу отримують таку кількість фотоінформації, для якої при аерофотозйомках знадобилося б два роки, а при зйомках в геологічних експедиціях - вісімдесят років.
За допомогою фотографії ми змогли поглянути на Землю з космічних висот, побачити місячний пейзаж і зворотний бік Місяця. Перші фототелеснімкі були виконані радянськими космічними апаратами. Американські астронавти фотографували на самій Місяці і з Місяця. Неймовірна кількість зйомок земної поверхні здійснили екіпажі космічних станцій «Салют» і "Мир" під час багатомісячних польотів, ніж небачено збагатили багато науки та галузі народного господарства Росії.
Фотографія в суспільному житті
З винаходом світлопису надзвичайно розширилися можливості зорового сприйняття. За останні сто з невеликим років створено, по суті, нову мову візуальної інформації. Він надійно служить тепер людству.
Сьогодні важко уявити, що фотографії колись не існувало - так зжилися і звикли ми з нею, так міцно вона увійшла в багато галузей промисловості.
Список літератури
Е.А. Иофис «Кінофотопроцесси і матеріали», М., 1980 р
Ю.Н. Кукушкін «Хімія навколо нас», М., 1992 р
А.Г. Волгін «Фотографія. 100 рецептів », М., 1993 р
Короткий довідник фотолюбителя. Під редакцією А.А. Панфілова. М., 1984 р
Н.І. Кирилов «Фіксування і промивання фотографічних матеріалів», М., 1948 р
Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.ed.vseved.ru/