7. Секрет скрытого изображения

7. Секрет скрытого изображения

Что представляют собой современные фотопластинка и фотоплёнка? Это — стеклянная пластинка или тонкая прозрачная целлулоидная плёнка, покрытые с одной стороны тонким слоем светочувствительного вещества, называемого светочувствительной эмульсией; она окрашена обычно в бледный желтовато-розовый цвет. Если выставить фотопластинку или плёнку на яркий солнечный свет, то спустя некоторое время она постепенно потемнеет, станет серой. В тени пластинка темнеет значительно медленнее. Если же в темноте осветить пластинку светом спички, то никакого заметного на глаз потемнения вы не заметите.

Однако если такую освещённую спичкой пластинку опустить в проявитель, то пластинка быстро и очень сильно потемнеет.

Применяемая в настоящее время светочувствительная эмульсия состоит в основном из двух веществ: желатины и бромистого серебра. Бромистое серебро, обладающее высокой чувствительностью к свету, приготовляется из азотнокислого серебра и бромистого калия. Азотнокислое серебро растворяют в воде, а бромистый калий — в растворе желатины. Полученные две прозрачные жидкости сливают вместе — в смеси выпадает белесый хлопьевидный осадок. Этот осадок и есть бромистое серебро. Оно состоит из мельчайших кристаллов различной формы. Кроме бромистого серебра, в эмульсию вводят также небольшое количество йодистого серебра. Перед поливом эмульсию подогревают, доводя её до жидкого состояния, и в таком виде с помощью специальных поливных машин ровным и тонким слоем наносят на стеклянные пластинки, целлулоидную плёнку или бумагу. Затем эмульсионный слой охлаждается, превращается в студень и высушивается.

Толщина сухого эмульсионного слоя фотопластинок и плёнок очень мала — в среднем она не превышает 0,015 миллиметра. В этом тончайшем слое кристаллы бромистого серебра располагаются в 30–40 рядов. В каждом квадратном сантиметре слоя эмульсии содержится до 500 миллионов кристаллов. Отсюда можно судить, как мала величина кристаллов. Их можно разглядеть только в сильный микроскоп.

Что же происходив со светочувствительной эмульсией при фотосъёмке и проявлении?

Рассматривая фотографические снимки, мы почти никогда не задаём себе вопроса: из чего состоит фотографическое изображение? Оно не нарисовано ни карандашом, ни красками, его нельзя стереть резинкой или смыть водой, бензином или спиртом. Оно очень прочно и может сохраняться десятки лет.

Оказывается, что фотографический «рисунок» состоит из металлического серебра. Вы можете спросить, почему же в таком случае фотоснимок не имеет знакомого нам серебряного цвета и блеска? Да потому, что серебро, образующее фотографическое изображение, находится в слое эмульсии в виде мельчайших частиц. А в таком мелко раздроблённом состоянии серебро теряет свой характерный цвет и блеск и становится угольно-чёрным.

Откуда же берутся эти мельчайшие зёрна металлического серебра?

Образование этих зёрен в эмульсионном слое связано с воздействием на него света. Исследования под микроскопом показывают, что после слабого воздействия света на кристаллы бромистого серебра никаких видимых изменений этих кристаллов не происходит. Форма и вид кристаллов остаются прежними.

Однако опыт доказывает, что в кристаллах, на которые упал свет, происходят какие-то изменения. Доказательством этому служит способность таких кристаллов «проявляться», то-есть быстро темнеть под действием проявителя, в то время как кристаллы, не подвергавшиеся действию света, этим свойством не обладают.

Что же происходит в кристаллах бромистого серебра, когда на них падает свет?

В течение почти 100 лет этот вопрос оставался загадкой. Секрет скрытого фотографического изображения был разгадан лишь в самое последнее время.

Как известно, свет — лучистая энергия — представляет собой электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве со скоростью 300 000 километров в секунду. Но поток лучистой энергии не является непрерывным, а состоит из отдельных сгустков энергии — квантов. Величина энергии кванта зависит от длины волн лучей[4]. Чем больше длина волны света, тем меньше энергия кванта. Так, например, кванты красного света, имеющего большую длину волны, несут меньше энергии, чем кванты синих или фиолетовых лучей с более короткой длиной волны. Энергия любого кванта света вообще ничтожно мала, но она оказывается вполне достаточной для того, чтобы вызвать химические изменения в кристаллах бромистого серебра.

Именно этими изменениями и объясняется образование скрытого фотографического изображения.

В чём заключаются эти изменения и как они происходят?

Известно, что все вещества в природе состоят из мельчайших частиц — атомов; каждый атом в свою очередь состоит из ядра и Двигающихся вокруг него мельчайших электрических частиц — электронов.

Ядро атома имеет положительный электрический заряд, а электроны — отрицательный. При этом положительный заряд ядра и сумма отрицательных зарядов электронов одинаковы по своей величине, поэтому в целом атом электрически нейтрален, то-есть не обнаруживает электрических свойств.

Но если каким-либо путём оторвать от атома хотя бы один электрон, то положительного электричества в атоме окажется больше, и атом становится положительно заряженным. Наоборот, если прибавить к какому-либо атому один лишний электрон, то-есть создать в атоме перевес отрицательного электричества, атом в целом окажется заряжённым отрицательным электричеством. Такие электрически заряженные атомы называются ионами.

Превращение атомов в ионы происходит очень часто во время химического взаимодействия некоторых веществ, или, как говорят химики, во время химических реакций. Так обстоит дело и при химическом взаимодействии азотнокислого серебра и бромистого калия во время приготовления светочувствительной фотографической эмульсии.

При химическом взаимодействии азотнокислого серебра и бромистого калия из атомов брома и серебра образуются молекулы бромистого серебра. При этом каждый атом брома отнимает у атома серебра один электрон и присоединяет его к себе, благодаря чему атомы серебра превращаются в положительно заряженные ионы серебра, а атомы брома — в отрицательно заряженные ионы брома.

Известно, что тела, заряженные разноимённым электричеством, притягиваются, а заряженные одноимённым электричеством, отталкиваются друг от друга. По этой причине положительно заряженные ионы серебра и отрицательно заряженные — ионы брома, после соединения их в молекулы бромистого серебра, располагаются в таком порядке, при котором притягивающие и отталкивающие силы ионов взаимно уравновешиваются. Образуется достаточно прочная так называемая кристаллическая решётка бромистого серебра, в которой каждый ион серебра окружён шестью ионами брома, а каждый ион брома — шестью ионами серебра (рис. 22).

Рис. 22. Схематическое изображение кристаллической решётки бромистого серебра.

Действие квантов света на кристаллы бромистого серебра заключается в том, что они отрывают от ионов брома один электрон, захваченный ими у атомов серебра. Этот электрон тотчас же притягивается каким-либо ионом серебра, и последний становится электрически нейтральным атомом серебра. Чем сильнее действие света, тем больше электронов возвращается от ионов брома к ионам серебра. Силы притяжения между атомами исчезают, прочность кристаллической решётки бромистого серебра ослабляется, и она легко может быть разрушена. С разрушением этой решётки бром уходит в виде газа, а атомы серебра образуют мельчайшие зёрна чистого металлического серебра.

Но такое разрушение кристаллической решётки бромистого серебра происходит только тогда, когда свет долгое время действует на светочувствительную эмульсию. Поэтому в фотографии применяется проявитель, который довершает разрушение кристаллической решётки бромистого серебра, начатое светом.