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.

Рис. 1. Типичная зависимость плотности от логарифма времени при постоянной экспозиции

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

Явление невзаимозаместимости обусловлено, в наибольшей степени, двумя факторами:

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
Рис. 2. Семейство изоопак фотоматериала, соответствующих различным опорным плотностям D при одинаковом времени проявления. Подъём кривых означает снижение чувствительности. Сближение — рост коэффициента контрастности

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

Примечания
  1. Фотокинотехника, 1981, с. 45.
  2. Общий курс фотографии, 1987, с. 52.
  3. Фотокинотехника, 1981, с. 208.

Литература
  • Фомин А. В. Глава II // Общий курс фотографии / Т. П. Булдакова. — 3-е. — М.: «Легпромбытиздат», 1987. — С. 44—61. — 256 с. — 50 000 экз.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.