Закон взаимозаместимости
Зако́н взаимозамести́мости, закон Бунзена — Роско — один из основных законов фотохимии. Концентрация продуктов фотохимической реакции пропорциональна общему количеству энергии излучения, поглощённого светочувствительным веществом вне зависимости от соотношения энергетических составляющих[1]. Это количество равно произведению мощности излучения на время его действия — экспозиции. Иными словами, увеличение времени и увеличение мощности излучения взаимозаместимы. Закон взаимозаместимости справедлив и для цифровой фотографии.
Открыт в 1855 году химиками Робертом Бунзеном и Генри Роско[2].
Явление не́взаимозамести́мости, закон Шварцшильда (эффект Шварцшильда) — наблюдаемое отклонение от закона взаимозаместимости, зависимость получаемой плотности фотоматериала от значения выдержки при постоянной величине полученной экспозиции[3]. Один из фотографических эффектов.
Применительно к светочувствительным материалам закон взаимозаместимости утверждает, что одна и та же полученная экспозиция H=E×t оказывает одно и то же воздействие на материал, какими бы ни были E и t.
Однако в 1897—1900 астрономом К. Шварцшильдом было обнаружено, что при очень длинных выдержках итоговая плотность фотоматериала оказывается ниже, чем полагается по закону. Так было открыто явление невзаимозаместимости.
Причины нарушения
[править | править код]Явление невзаимозаместимости обусловлено, в наибольшей степени, двумя факторами:
- Отличие скоростей протекания электронной и ионной стадий образования скрытого изображения;
- Регрессия скрытого изображения;
При больших E и малых t (например, при сверхскоростной киносъёмке) основную долю снижения плотности вносит первый фактор. При больших временах и малых освещённостях — второй.
Типичная зависимость плотности почернения фотоматериала от выдержки при постоянной экспозиции показана на рисунке 1.
Количественные оценки
[править | править код]
Для определения точных значений отклонения от закона взаимозаместимости используют изоопаки — графики зависимости логарифма экспозиции при определённых плотностях (называемых опорными) от времени или освещённости (или от их логарифмов). Приближённое выполнение закона обеспечивается в части кривой, прилегающей к минимимуму и для большинства современных фотоматериалов это диапазон выдержек 10−1—10−3 секунды. Шварцшильд выяснил, что оптическая плотность постоянна, если выдерживается равенство произведения E×t p, где p — показатель степени, служащий мерой отклонения от закона взаимозаместимости. Этот показатель также называют экспонентом Шварцшильда.
Для изоопак реальных фотоматериалов значение p колеблется от 0,7 до 1. В точке минимума изоопаки p=1, и время, соответствующее этой точке, называется оптимальной выдержкой, так как величина светочувствительности в этой точке максимальна.
Форма изоопаки определяется требуемой опорной оптической плотностью, а также зависит от длительности проявления, типа материала, температуры фотослоя как при съёмке, так и при хранении до проявления, температуры проявителя. В то же время она практически не зависит от длины волны излучения.
Численное значение p и величина оптимальной выдержки — существенные параметры фотоматериала, позволяющие правильно выбирать параметры съёмки.
В фотолюбительской практике эффект Шварцшильда может учитываться при съёмке, но его влияние максимально в позитивном процессе. Значение p для фотобумаг равно примерно 0,7.
Фотохимическое действие квантов электромагнитного излучения высоких энергий, например рентгеновского и гамма-диапазона, подчиняется закону взаимозаместимости, и эффект Шварцшильда для них не наблюдается.
В научной съёмке необходимость точного учёта эффекта важна при астросъёмке для длительных выдержек (единицы и даже десятки часов) и при исследовании быстропротекающих процессов на выдержках 10−6 секунды и короче.
См. также
[править | править код]Примечания
[править | править код]- ↑ Фотокинотехника, 1981, с. 45.
- ↑ Общий курс фотографии, 1987, с. 52.
- ↑ Фотокинотехника, 1981, с. 208.
Литература
[править | править код]- Е. А. Иофис. Фотокинотехника. — М.: «Советская энциклопедия», 1981. — С. 45—46. — 449 с. — 100 000 экз.
- Фомин А. В. Глава II // Общий курс фотографии / Т. П. Булдакова. — 3-е. — М.: «Легпромбытиздат», 1987. — С. 44—61. — 256 с. — 50 000 экз.
