第三章 感光材料的构造性能及冲洗教材.docx
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第三章感光材料的构造性能及冲洗教材
第三章 感光材料的构造、性能及冲洗
第一节 黑白感光材料
感光材料是将感光材料乳剂涂布于它的载体上而制成的，底片、正片的载体是片基，像纸载体是纸基，玻璃感光板的载体是玻璃。
一、黑白感光材料的发展
黑白感光材料的发展可从感光性、形态、工艺及感光速度等四方面体现（箭头表示递增方向）。
1．感光性：
色盲片（只对蓝、紫色感光）→分色片→全色片→红外片。
2．形态：
金属片→湿片→干片→软片→卷片
3．工艺：
单层——分析率高，感光度低，宽容度小
↓
多层——分析率底，感光度高，宽容度大
↓
多层薄层——涂有低、中、高三层感光度之乳剂层，提高清晰度，增加宽容度，通过强力显影尚可大大提高感光度
↓
染料成像——无银盐形象，颗粒细，宽容度大，感光度可变（ASA125～ASA1600）。
4．感光速度：
慢片→中速片→快片→特快片
感光材料的发展趋势是彩色片的生产大大超过了黑白片；感光乳剂的涂布向薄层、多层、高感光度发展；非银盐照像体系（染料成像、重氮片、磁录像）的研究积极开展，感光材料加工工艺向高温快速发展；涂纶片基与三醋酸纤维系片基同时并存。
二、黑白感光片的结构
图3-1 图3-2
1．片基——乳剂的载体
（1）对片基要求
①透光率大（90%以上）；②机械强度大（弹性强度好；断裂强度、冲击强度大，耐折次数多）；③几何稳定性高（有较小的含温量和小的收缩率，不易变形）；④化学稳定性好，耐光、耐热、耐酸碱，对乳剂层不产生化学作用。
（2）片基种类
①硝酸纤维素脂片基。
易燃，少用。
②三醋酸纤维素脂片基。
不易燃，尺寸稳定性差。
③涤纶片基。
不易燃、稳定、价格高、导电、难涂布。
④聚碳酸脂片基：
很有潜力。
2．乳剂层
感光乳剂层的主要成分为感光剂、支持剂、增感剂和补加剂。
（1）感光剂
感光剂的主要成分是卤化银。
其中溴化银感光最快，碘化银最慢。
负片多用溴化银加入1%～3%的碘化银。
正片多用氯化银再加入部分溴化银，卤化银以微小晶体态存在呈等轴式结晶，一般均不完美，而它的一些缺陷与位错及晶格中呈运动状的银离子恰恰可以在形成感光中心及曝光过程中起重要作用。
杂质的存在也可成为感光中心。
高速片的晶体直径大（1.1微米）；负片的卤化银晶体直径为0.9微米，正片卤化银晶体直径为0.3微米。
直径越大，感光度越高，颗粒均匀反差大，宽容度小；反之，反差小，宽容度大。
（2）支持剂——明胶（动物骨胶）
卤化银不溶于水，它必须在彼此不接触的分离情况下，才能产生清晰影像，故采用明胶。
明胶的作用是
①保护作用。
使卤化银晶体彼此隔离，均匀分布，未曝光的卤化银晶体在显影时不至于被感染显影，从而保证影像清晰。
②具有照像活性。
胶质中含有极微量的硫化物，可产生感光中心，提高感光度。
它还可与曝光时产生的溴、氯等化合（Brˉ+hυ→Br+e）（Ag++e→Ag）（hυ光量子；e：
自由电子），防止卤素再与银结合成卤化银（即去卤作用）。
实际这上也提高了乳剂的感光效率。
③明胶易从一种状态转变为另一种状态，便于制备、加工。
明胶的缺点是它随动物生活史的变化面其中微成分也产生变化，因而照相活性很不一致。
有人想用高分子化合物取代之，至今没有重大突破。
（3）增感剂
增感剂分化学增感剂（碳氰酸金、硫代硫酸钠）和光谱增感剂（光谱增感染料）两种。
光谱增感处理不仅可得到不同感色性的感光材料，还可为摄影中运用滤色片获得各种艺术效果提供可能性，并且为彩色胶片的制造及彩色摄影打下必不可少的基础。
（4）补加剂
主要包括防灰雾剂、坚膜剂、防腐剂、防氧化剂及表面活性剂（降低乳剂的表面张力、利于在片基上均匀涂布）。
3.保护层
约为1微米厚的明胶，防止乳剂层受摩擦产生摩擦灰雾。
这样多少会影响解象力及感光度，所以现在多采用牢固的方法。
4.底层——结合层
由明胶和少量的片基溶剂溶解于水或溶剂涂布于片基上，它对片基表面进行溶蚀，使其凸凹不平，使乳剂层通过底层的作用牢固粘于片基上。
照相纸乳剂层下面是钡底层，它由硫酸钡晶体及明胶水溶液混合而成，它可填充纸基上的空隙，防止乳剂渗入纸基；同时由于硫酸钡反光率很高，照片上不产生阴影的部分反射密度就很小，因而可提高照片的反差。
涂塑相纸的聚乙烯树脂层可防止药液渗入纸基，节约药液，干燥时不必上光。
乳剂层下面的涂塑层中亦可加入钛白以提高纸基的反光率和影像的反差，标记为RC。
柯达产品在涂塑层外加还原剂（只在2%的NaOH液中显影剂即可显影，30～50秒），一般显影1～3分；定影1～2分；水洗4～5分；干燥2～3分。
5.背面层
背面层具有防光晕、防静电、防卷曲的作用。
①防光晕（见下图3-3）
图3-3
底片曝光时，光线穿透乳剂层至片基上，再透过片基及空气的界面，部分光线（强光部分）会被反射回到乳剂层、产生曝光，底片冲洗后在明亮物体的影像周围会形成光环（即光晕），因此必须涂以防光晕物质（银质、染料、碳黑）以吸收之。
（2）防静电
片基由绝缘材料制成，所以易产生静电电荷的积累，会在乳剂层中产生树枝状黑影，并且由于静电的吸引易使片基吸附尘埃、杂物，会划伤底片会所以要有防静电物质（导电性能好的高聚物的盐类及专门生产的有机静电剂）。
（3）防卷曲
为了防止片基涂布后向乳剂层这一面卷曲，必须在乳剂层的另一面涂布防卷曲层，使胶片两面的应力平衡。
为此应用成膜性物质（如乙基纤维树脂、聚苯乙烯），或选用适当的混合剂（如丙酮及甲醛的混合剂）对片基背面进行处理使其受溶剂作用发生溶胀，干燥过程中又收缩，这种收缩产生的应力可使涂布乳剂向乳剂层那面卷曲以达到平衡。
三、黑白感光材料的性能
1.感光度：
感光度S是表示感光材料感光快慢程度的指标，是摄影时确定曝光组合、拍摄优质画面的主要依据。
国际标准感光度标示为ISO，如ISO100/21，100表示ASA，21表示DIN（ASA为美国国家感光度标准）。
在ASA感光度标准中，数字每差一倍，感光主差一级。
在DIN感光度标准中为对数关系，其中ASA100与DIN21的感光度一致，ASA50与DIN18的感光度一致，ASA200与DIN24的感光度一致，依此类推。
2.密度
密度（D）是指感光材料曝光后，经过显影、定影，单位面积上银盐被还原或染料被形成的沉积量，亦指影像变黑的程度。
密度用阻光率的对数表示，阻光率=投射光通量/透射光通量。
D=lgO=lgF0/F
式中O为阻光率=F0/F（F0=投射光量，F=透射光量）
用lg表示是因为F0/F数值有时很大，并且人眼对明暗的感觉是按对数规律变化的。
3.灰雾度Do
灰雾度D是指胶片显影后未曝光部分的密度（它包括片基密度）。
影响灰雾密度的因素有胶片本身显影条件（时间，配方，温度）；保存条件；使用条件；特别是显影液被定影剂污染后出现二色性灰雾（透光时看呈棕色，反光时看呈蓝绿色）。
4.颗粒度与解像
形成影像银粒的粗细称颗粒度，是客观表示颗粒性的量值。
一般照相胶片的颗粒度在5～20之间，数值越大表示颗粒越粗。
颗粒度受下列条件的影响：
（1）感光乳剂颗粒大小及涂布均匀与否。
（2）曝光过度就变粗。
（3）显影时间长就变粗。
温度高就变粗。
PH值高就变粗。
解像率又称分析率、分辨本领、鉴别率，是指感光乳剂能记录景物细部（数量）的本领。
常用R（线/mm）表示。
ISO100/21胶片R=70线/mm，电影正片R=100线/mm，低速微粒片R=1800线/mm。
影响解像率的因素主要是银粒粗细和生产工艺，同时显影液性质、显影条件、曝光情况、镜头的解像率也会影响感光片的解像率。
5.清晰度：
清晰度是指影像上每个细部的边界清晰程度，边界截然分开的影像清晰度高。
一般是用人眼的观察，进行粗略评价。
影响清晰度的主要因素：
（1）胶片本身：
乳剂颗粒粗细、薄厚、染色。
（2）显影条件：
显影时不同密度的交界处会产生邻界效应（边缘效应），可加大边界两边的密度差，即加大了画面细度的反差，就会提高了清晰度。
（3）曝光时间：
适当时清晰度高。
6.感色性
指感光材料对各种色光敏感的程度与范围。
感色性好，则层次多。
感色性与暗室安全灯它是有关，安全灯的安全标准是以距离感光材料1米、且暴露在安全灯前30秒而不增加灰雾为合乎安全要求。
常用安全灯为：
色盲片——红灯；
分色片——暗红灯；
全色片——全黑（显影到一定程度时可开暗绿灯检视，因为人眼在强光下对黄绿色光敏感而在暗光下对绿光最敏感，而全色片对绿光反应迟钝）。
7.宽容度（亦称展度，或伸缩性）
它指感光材料表达亮度间距的能力，是感光材料在曝光上的宽容幅度。
黑白片的宽容度可达1:
128。
直射阳光下没有前景的风景亮度范围为1:
101:
30，所以曝光稍有误差也可以正确记录下来。
8.反差与反差系数
反差即密度差，亦称软硬度、对比度。
黑白摄影的关键问题是控制反差。
因为人眼对明暗的感觉是按对数关系变化的，所以景物反差应以景物中较大亮度与较小亮度的比值或对数差来表示而不用亮度差来表示。
如：
测得A、B、C、D四处的亮度分别为100、50、10、5，则
lgA－lgB=lg100－lg50=2.0－1.7=0.3
lgC－lgD=lg10－lg5=1.0－0.7=0.3
影响反差的因素有景物本身的亮度反差、胶片的反差、显影的程度、拍摄条件、摄影机的眩光、滤光器的运用及曝光情况等。
反差系数：
γ
指影像反差和景物反差的比值
γ=影像反差/景物反差全色片γ=0.8～1；翻拍片γ=4
人像胶片γ=0.8电影胶片γ=0.65
9.示性曲线
γ=tgX
四、黑白感光材料的种类：
1.从形态分为
①硬片——玻璃基片
②软片——分页片、软片两种
2.按感光性能可分为三种。
①色盲片——只能感受蓝、紫片，片速低、感色性差、宽容度小。
银粒细、解像力高、反差大。
适用于电影正片、幻灯片、翻拍片。
②分色片——对蓝、紫、黄、绿光感光，中性，适合拍无红色的物体。
③全色片——能感受全部色光、片速高、宽容度大、感色性能好、银粒较粗，反差平、解像率低。
④红外线片——利用红外线进行拍摄的感光片，能感受红外区域的不可见光，同时对可见光中的蓝色短波光及紫外线敏感，所以拍摄时必须加深红滤色镜。
冲洗加工同一般黑白片。
3.按感光度可分为三种。
（见图3-4）
图3-4
①低速片——感光度ISO50/18以下。
②中速片——感光度ISO64/19～125/22之间。
③快速片——感光度ISO400/27以上。
4.新型感光片：
①波拉一步成像胶片。
②微泡（重氮）片。
五、黑白感光材料的选用
1.制作大尺寸片要选用中、低速片。
2.室内、运动场面或舞台拍照可选用高速片。
3.用变焦距、长焦距镜头宜使用高速片。
4.拍黑白文字、图表、印幻灯、拷贝正片应用低速色盲片。
5.闪光摄影用高速片适用于拍摄较大场面。
6.胶片不可过期。
7.卷片不可过快防止产生静电反应。
六、黑白感光材料的冲洗
1.黑白胶卷的冲洗
胶片曝光后需经一定的化学药品处理方可得到可见影像。
①潜影
潜影也是由银组成的，它是卤化银晶体曝光后产生的一些银原子，它们存在于卤化银晶体表面或内部，聚焦在感光中心上形成显影中心。
光能
AgBr→Ag+Br
潜影→予潜影→次潜影→显影中心、多个显影中心→潜影（感光中心）
②显影
显影是通过化学方法产生可见银的过程，显影时还原而得的银比在光的作用下直接生成的银多几十亿倍。
溴化银+显影剂=溴化物+银粒（黑色）
①显影液的成分与功能。
一般显影液由显影剂、保护剂、促进剂和抑制剂组成。
a.显影剂
米妥尔：
显影速度快，反差小，受温度影响小。
对苯二酚：
显影缓和，反差大，受温度影响大。
菲尼酮：
损耗低，用量小，易保存，易产生灰雾。
第二节 彩色感光材料
一、色的基本知识
彩色片的广泛使用需要我们对色的基本原理、性能及色的知识有个初步的了解。
（一）三原色视觉理论
1.光是色觉的物理基础
我们平时产生的色觉是光对人视觉器官作用在大脑中产生的一种反应。
光也是一种电磁波（电磁波在真空传播速度是30万千米/秒C=λV（传播速度=波长·频率）波长与频率成反比，可见光只占电磁波的很小一部分，人视觉所感受的波段只是4×107～7×107米。
不同波长的光作用于人的视觉器官产生不同的色觉，从长波到短波依次为红、橙、……紫。
可见光可分为三个基本色段400～500nm为蓝色段，500～600nm为绿色段，600～700nm为红色段。
2.色觉的生理基础——人眼视网膜中的锥体
人眼的视网膜中有柱体和锥体两种感光细胞，它们的感光性能不同，柱体对光的明暗感觉灵敏，但不能引起色觉，锥体对不同波长的光都能产生不同的色觉反应，但它只能对具有一定亮度的景物才能产生色觉。
3.三原色视觉理论
人眼中的视觉锥体分为三类，它们对不同波长的可见光敏感不同且产生不同的色觉。
称为三种感色单元，为感蓝单元（400～500nm）感绿单元（500～600nm）和感红单元（600～700nm）。
三种感色单元受同等刺激得到消色（黑、白、灰）感觉，并由于所受总量不同，得不到不同的色觉，刺激总量大，得到白色的感觉，中等刺激产生灰色感觉，刺激弱时产生黑色感觉。
三种感色单元受刺激的相对量不等时，便得到彩色的感觉，具体色觉则取决于各感色单元受到刺激量的相对值。
二、加色效应和减色效应
1.加色效应
人的视觉器官具有综合本领，即两种以上的色光同时刺激人的视觉器官使人得到另一种颜色的感觉，这种产生综合色觉的现象叫光的加色效应。
加色效应有以下规律：
（1）互补色：
一种色光和另一种特定的色光按一定比例混合可得消色。
这两种光称为互补色。
只有严格互补的色混合方可产生消色，最常见的三对互补色是蓝与黄、绿与品红、红与青。
在彩色摄影中蓝、绿、红为三原色，黄、品红、青为三补色。
（2）非互补色光混合会产生两者之间的中间色。
（就色光在光谱中的相对位置而言）
红+绿=黄
红（多）+绿（少）=红黄（橙）〖KG*2〗
红（少）+绿（多）=绿黄
绿+蓝=青绿（多）十蓝（少）=绿青绿（少）+蓝（多）=蓝青
蓝+红=品红蓝（多）+红（少）=蓝品（紫）蓝（少）+红（多）=红品
三种原色光按某一固定比例混合也可得到白色，改变三种原色光的比例，可得各种彩色（见图3-11）
图3-11
（3）两种色光给人的色觉完全相同时并不表示他们的光谱成分完全相同。
图3－11例如610nm为橙色光，590nm黄色与630nm红色混合也产生橙色，二者给人的感觉完全相同，但前者是单色光，后者是复色光。
2.减色效应
从比较复杂的光中减去其中的一部分色光,得到另一种色光的现象,叫做减色效应（色的减除）。
（1）三原色遮光层，只能透过其本色，而吸收其他的两种原色光。
（如图3-12所示）白光用蓝、绿、红三原色光表示。
图3-12
（2）
（2）三补色滤光层，吸收与其互补的原色，透过本色光或组成这种补色的两种原色光，如图（3-13）所示
图3-13
所以对透射光，人的色觉是物体不吸收的光的作用结果。
我们知道了物体对白光的吸收情况，可以推知物体的色；反之，知道了物体在白光下的色，亦可推知物体的吸收情况，如青色染料吸收红光，品红染料吸收绿光，黄色染料吸收蓝光。
他们都是吸收一种颜色透过其它两种原色光。
多屋彩色胶片就是利用三补色染料层相叠组合，并分别改变各种染料层的浓度，得到不同的颜色。
只要了解三补色染料层的吸收和透过情况，染料层叠合产生的减色效应即可掌握。
（见图3-14）
图3-14
另外，还可以改变两层染料的浓度比例而得到不同色调的色彩。
如黄、品红染料层浓度相等得到正红色，黄染料层浓度低于红染料层浓度时，除透过红光外，也透过部分蓝光，使红色偏蓝，成为紫红色（红品），反之由于透过绿光成为橙色（见图3-15）
图3-15
若三层染料分别吸收全部三色光得到黑色，当白光不经任何染料层，即没有被吸收，全部透过，就给人以白色的感觉。
（见图3-16）
图3-16
三、物体的色
从色觉效果讲，物体分为发光体和非发光体两种，前者的色决定与其发光的光谱成分，后者的色决定于该物体对各种波长光的吸收、反射和透射的能力。
1.消色物体
有些物体对各种不同波长的光等比例的吸收，这样的物体具有非选择性吸收的特性。
光照射到这类物体上时，各种波长的光被吸收的程度相等，所以反射或透射的光谱成分不变。
于入射光相同，在白光下的这类物体所反射或透射的红、绿、蓝光的相对能量一样，对人眼的三感色单元的刺激相等，故给人以消色的感觉（黑、白、灰三色总称为消色。
光照到这类物体上有一部分被吸收，弱于入射光，物体反光率在75%以上呈白色，较少为灰色，10%以下为黑色），（见图3-17）
图3-17
2.彩色物体
自然界中大多数物体对照明光源中各种不同波长的光具有不同的吸收率，这种吸收称为选择性吸收。
光照射到这类物体上时不但亮度有所减弱，光谱成分也有所改变，所以，这类物体在白光下，反射光或透射光对人眼的三种感色单元的刺激不再相等，产生色的感觉。
如图3-18所示。
黄滤色片吸收大部分蓝光透过大部分红光和绿光呈黄色。
绿纸则吸收大部分红光和蓝光反射大部分绿光呈绿色。
不论入射光的强弱如何，这类物体对入射光中各成分总保持一定吸收率，入射光的光谱成分不变，就保持着固定颜色。
3.物体的表面反射
一般物体都具有非选择性表面反射，所以拍摄时（特别是彩色拍摄）要注意避开表面反射光，而拍金属物体时则应利用其表面反射光，表现金属光泽（见图3-19）
图3-18
图3-19
4.光源光谱成分对物体的影响
色光投射到物体上所呈的颜色，有以下两个规律。
（1）色光投射到消色物体上产生非选择性吸收和反射，反射光和入射光颜色相同，当两种以上的色光同时照射到消色物体上时产生加色效应，如红光和绿光同时投射白色物体上呈黄色。
（2）色光投射到彩色物体上，产生选择性吸收和反射，产生减色效应：
黄色物体在品红光下呈红色，在青光下呈绿色，在蓝光下呈灰（或黑）色。
四、色觉适应：
色觉适应分为全面适应、局部适应和侧适应三种。
1.色觉守恒——全面适应
在不同光谱成分下照射的物体，人感觉不出物体颜色有多大变化，这种现象即色觉守恒或全面适应，但彩色胶片没有这种适应能力，所以要采用相适应的校色温滤色片。
2.色后像——局部适应
由于色觉疲劳，当人眼注视某一有色物体后，再转移到一均匀的表面时便可看到一个彩色后像即色后像（相继对比或先后对比）如先注视绿色马上转视白色或灰色表面，由于对绿的敏感度降低产生该物体后像，为白光减去绿光所余的色——品红色（蓝+红）。
产生色后像的背景不同，有下两种情况。
（1）注视一彩色物体后，移视到白色灰色背景，产生的色后像接近于原物体的补色，但不完全是补色，可粗略认为是补色，如先看蓝色物体，所得色后像为淡橙色而不是黄色。
（2）注视某一彩色物体后移视到一彩色背景，色后像接近于物体色的补色和背景色产生的减色效果，如先看蓝物背景为品红，后像为红色，看青物背景，后像为绿色。
了解了色后像原理，在彩色片中若两个画面偏色为互补色即会夸大这样的偏差效果。
3.同时色反差——侧适应
彩色物体因受周围与之相邻的色的影响，而人的视觉发生变化的现象称为同时色反差或同时色对比，物体在明背景前，色觉变暗，反之变亮，物体被彩色背景包围，人会感觉物体的色向接近背景色的互补色的方向变化，例如，
（1）灰色体在绿背景上带品红色，在红背景上带青色，在蓝背景上带黄色。
（2）黄色体在红背景上带绿色，在绿背景上带橙色，在蓝背景上带饱和黄色。
在红背景前人面苍白，故要适当对人面部补红光。
（3）任何色处于其补色包围中就会增加其饱和度，颜色变鲜艳，如被饱和度低的相同色或被相近的色包围，则该色的饱和度降低。
如绿色以品红为背景，绿色更饱和。
五、色的基本特征
1.色的三个基本特征为色别、明度和饱和度。
（1）色别
色别是色的最基本的性质，决定着色的质，它取决于照射到人眼中光的光谱成分。
单色光的色别完全决定于该光的波长，混合光的色别决定于组成该混合光的各种光的波长和相对量。
人眼在最佳条件下能分辨180种色别（光谱色150种，品红色30种）
在艺术领域中常将色分为冷色和暖色两大类。
暖色为红、橙、黄、黄绿等偏红黄色调的色彩。
冷色为紫、蓝、青绿等偏蓝青色调的色彩。
（2）明度
色别相同的色，由于明暗度不同，尚有深浅之分，这种区别叫明度不同。
明度可用该色的反光率或透光率表示，其值越大，明度越大，反之越小。
人眼能分辨的明度（明暗差别）数目约为600。
（3）饱和度
饱和度是指某一色与相同明度的消色相差别的程度，它决定于该色中所含彩色成分与消色成分的比例。
即决定于色的纯度。
色饱和度大，色彩鲜艳，最饱和的色是光谱色。
人眼能分辨饱和度最少的色是黄色，分辨为4级。
最多是红色，分辨为25级。
影响饱和度的因素：
①彩色物体的表面结构
光滑——单向反射白光，拍摄或观看时易于避免。
物体的色彩饱和度大。
粗糙——漫反射，难以避免表面反射白光。
使饱和度降低。
所以，丝织品的色彩饱和度要大于棉织品。
②照明条件
集射光——单向反射白光，易于避免，色彩饱和。
漫射光——漫反射白光，不易于避免，色彩不饱和。
所以阴天用彩色片拍摄，景物颜色不鲜艳，于此也有关系。
（另与色温有关）
（4）色的三个基本特征的相互关系
①色别与明度
色别不同的色，明度也不同，人眼对绿光最敏感，红色稍差，蓝色更差，在反光率相同时，感觉绿色明度大，红色其次，蓝色最小，感觉暖调色比冷色明度大。
②明度与饱和度（人眼能分辨13000种颜色）
只有明度适中时，饱和度才最大，明度太大或太小时彩色均接近于消色，故彩色片的宽容度较小。
③色别与饱
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