Химическое действие света. Фотография

Химическое действие света. Фотография.

ХИМИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ СВЕТА Любое превращение молекул есть химический процесс. Химические процессы, протекающие под действием видимого света и ультрафиолетовых лучей, называются фотохимическими реакциями. Световой энергии достаточно для расщепления многих молекул. В этом проявляется химическое действие света. К фотохимическим реакциям относятся: фотосинтез углеводов в растениях, распад бромистого серебра на светочувствительном слое фотопластинки, взаимодействие хлора с водородом на свету с образованием HCl и многое другое. Выцветание тканей на солнце и образование загара (потемнение кожи человека под воздействием ультрафиолетовых лучей) – это тоже примеры химического действия света.

ФОТОГРАФИЯ. Химическое действие света лежит в основе фотографии. Слово «фотография» происходит от греческого «фото» – свет, «графо» – рисую, пишу. Фотография – рисование светом, светопись – была открыта не сразу и не одним человеком. В это изобретение вложен труд ученых многих поколений разных стран мира. Люди давно стремились найти способ получения зображений, который не требовал бы долгого и утомительного труда художника. Некоторые предпосылки для этого существовали уже в отдаленные времена.

КОЕ-ЧТО ИЗ ИСТОРИИ ФОТОГРАФИИ. Камера-обскура С незапамятных времен, например, было замечено, что луч солнца, проникая сквозь небольшое отверстие в темное помещение, оставляет на плоскости световой рисунок предметов внешнего мира. Предметы изображаются в точных пропорциях и цветах, но в уменьшенных, по сравнению с натурой, размерах и в перевернутом виде. Это свойство темной комнаты (или камеры- обскуры) было известно еще древнегреческому мыслителю Аристотелю, жившему в IV веке до нашей эры. Принцип работы камеры-обскуры описал в своих трудах выдающийся итальянский ученый и художник эпохи Возрождения Леонардо да Винчи. Пришло время, когда камерой-обскурой стали называть ящик с двояковыпуклой линзой в передней стенке и полупрозрачной бумагой или матовым стеклом в задней стенке. Такой прибор надежно служил для механической зарисовки предметов внешнего мира. Перевернутое изображение достаточно было с помощью зеркала поставить прямо и обвести карандашом на листе бумаги. В середине XVIII века в России, например, имела распространение камера- обскура, носившая название «махина для снимания першпектив», сделанная в виде походной палатки. С ее помощью были документально запечатлены виды Петербурга, Петергофа, Кронштадта и других русских городов. Это была «фотография до фотографии». Труд рисовальщика был упрощен. Но люди думали над тем, чтобы полностью механизировать процесс рисования, научиться не только фокусировать «световой рисунок» в камере-обскуре, но и надежно закреплять его на плоскости химическим путем Однако, если в оптике предпосылки для изобретения светописи сложились много веков назад, то в химии они стали возможными только в XVIII веке, когда химия как наука достигла достаточного развития.

Основной закон фотохимии. Занимаясь в 1725 г. составлением жидких лечебных смесей, Бестужев-Рюмин обнаружил, что под воздействием солнечного света растворы солей железа изменяют цвет. Через два года Шульце также представил доказательства чувствительности к свету солей брома. На несомненную связь фотохимического превращения в веществах с поглощением света впервые указал в 1818 г. русский ученый Х.И.Гротгус. Он установил влияние температуры на поглощение и излучение света, причем доказал, что понижение температуры увеличивает поглощение, а повышение температуры увеличивает излучение света. В своих сообщениях Гротгус четко сформулировал мысль о том, что только те лучи могут химически действовать на вещество, которые этим веществом поглощаются. Это положение со временем, уже после открытия фотографии, стало первым, основным законом фотохимии. Независимо от Гротгуса ту же особенность установили в 1842г. английский ученый Д.Гершель и в 1843 г. американский профессор химии Д.Дрейпер. Поэтому историки науки основной закон фотохимии называют ныне законом Гротгуса – Гершеля – Дрейпера. Для понимания и удовлетворительного объяснения этого закона важную роль в дальнейшем сыграла теория Планка, согласно которой излучение света происходит прерывисто определенными и неделимыми порциями энергии, называемыми квантами.

ПЕРВЫЕ В МИРЕ СНИМКИ Целенаправленную работу по химическому закреплению светового изображения в камере-обскуре ученые и изобретатели разных стран начали только в первой трети прошлого столетия. Наилучших результатов добились известные теперь всему миру французы Жозеф Нисефор Ньепс, Луи-Жак Манде Дагер и англичанин Вильям Фокс Генри Тальбот. Их и принято считать изобретателями фотографии.

Снимок Ньепса Ньепс первым в мире закрепил «солнечный рисунок». Он ориентировался на использование свойства асфальта, тонкий слой которого на освещенных местах затвердевает. В одном из своих экспериментов Ньепс наносил раствор асфальта в лавандовом масле на полированную оловянную пластинку, которую выставлял на солнечный свет под полупрозрачным штриховым рисунком. В местах пластинки, находившихся под непрозрачными участками рисунка, асфальтовый лак практически не подвергался воздействию солнечного света и после экспозиции растворялся в лавандовом масле. После дальнейшего травления и гравирования пластинку покрывали краской. Свет задубливал лак в освещенных местах, а лавандовое масло вымывало незадубившиеся участки лака, в результате чего возникало рельефное изображение, которое использовалось как клише для получения копий с оригинала. Покрытые лаком пластинки также применялись вместе с камерой-обскуры для формирования прочных светописных изображений.изображений. В 1826 г. Ньепс с помощью камеры-обскуры получил на металлической пластинке, покрытой тонким слоем асфальта, вид из окна своей мастерской. Снимок он так и назвал – гелиография (солнечный рисунок). Экспозиция длилась восемь часов. Изображение было весьма низкого качества, и местность была едва различима. Но с этого снимка началась фотография.

Снимок Тальбота В 1835 г. Тальбот тоже зафиксировал солнечный луч. Это был снимок решетчатого окна его дома. Тальбот применил бумагу, пропитанную хлористым серебром. Выдержка длилась в течение часа. Тальбот получил первый в мире негатив. Приложив к нему светочувствительную бумагу, приготовленную тем же способом, он впервые сделал позитивный отпечаток. Свой способ съемки изобретатель назвал калотипией, что означало «красота». Так он показал возможность тиражирования снимков и связал будущее фотографии с миром прекрасного.

Снимок Дагера Одновременно с Ньепсом над способом закрепления изображения в камере-обскуре работал известный французский художник Дагер, автор знаменитой парижской диорамы. После смерти Ньепса в 1833 г., Дагер настолько усовершенствовал методику Ньепса, что мог получать изображения значительно большей яркости. Он снял довольно сложный натюрморт, составленный из произведений живописи и скульптуры. Этот снимок Дагер передал потом де Кайэ, хранителю музея в Лувре. Автор экспонировал серебряную пластинку в камере-обскуре в течение тридцати минут, а затем перенес в темную комнату и держал над парами нагретой ртути. Закрепил изображение с помощью раствора поваренной соли. На снимке хорошо проработались детали рисунка как в светах, так и в тенях. Свой способ получения фотоизображения изобретатель назвал собственным именем – дагеротипия – и передал его описание секретарю Парижской Академии наук Доминику-Франсуа Араго. На заседании Академии 7 января 1839 г. Араго торжественно доложил ученому собранию об удивительном изобретении Дагера, заявив, что «отныне луч солнца стал послушным рисовальщиком всего окружающего». Ученые одобрительно приняли известие, и этот день навсегда вошел в историю как день рождения фотографии.

Снимки Фрицше В России первые фотографические изображения получил выдающийся русский химик и ботаник, академик Юлий Федорович Фрицше (1808 – 1871). Это были фотограммы листьев растений, выполненные по способу Тальбота. Одновременно Фрицше предложил внести существенные изменения в этот способ. Доклад Фрицше на заседании Петербургской Академии наук в 1839 г. представлял собой первую исследовательскую работу по фотографии в нашей стране и одну из первых исследовательских работ по фотографии в мире.

ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ ФОТОБУМАГИ Фотография наших дней – это и область науки о ней самой и область техники, это методы исследования и документации, «зеркало памяти» народов,это различные виды прикладной деятельности. Луи Бланкар-Эврар (Франция) изобрел и применил непроявляемую альбуминную фотобумагу еще в 1850 г., она использовалась в качестве типовой до конца XIX века. Громоздкий фотоувеличитель, названный солнечной камерой, был изобретен в 1857 г. американцем Д.Вудвордом. С появлением дуговых ламп фотопечатание можно было выполнять в темной комнате, но оставалась нерешенной проблема прочности фотобумаги. В 1874 г. П.Маудслей в Англии сообщил о создании желатиновой фотобумаги, содержащей бромид серебра, и в 1879 г. Дж.Сван организовал промышленное производство этой фотобумаги. Желатина стала основой всех фотобумаг с проявлением, которые заменили альбуминную фотобумагу, и до сих пор используется в промышленном производстве.

СТРОЕНИЕ ЧЕРНО-БЕЛЫХ ФОТОМАТЕРИАЛОВ Фотоматериалы (пленки, пластинки, бумаги, ткани) состоят из подложки (основы), на которую наносят подслой, светочувствительный эмульсионный и противоореольный слои. Эмульсионный слой содержит микроскопически малые светочувствительные кристаллы – галогенид серебра, - равномерно распределенные в желатине и создающие оптические плотности – почернения. Желатина – прозрачное клеящее вещество белкового происхождения, которое связывает кристаллы галогенида и крепит их к подложке. Подслой в фотопленках и фотопластинках служит для удержания эмульсионного слоя на подложке, в фотобумагах – для предохранения проникновения эмульсии в пористую структуру бумаги. Противоореольный слой предназначен для поглощения лучей, прошедших через пленку и создающих при отражении от внутренней поверхности подложки ореолы. Краситель противоореольного слоя поглощает лучи тех цветов, к которым материал наиболее чувствителен. Эмульсионный слой также подвергается противоореольной прокраске. Противоореольные красители разрушаются и выводятся при обработке. Они придают фотоматериалам легкую окраску различного тона.

СТРОЕНИЕ ЦВЕТНЫХ ФОТОМАТЕРИАЛОВ Цветные фотоматериалы содержат три основных светочувствительных слоя. Цветная негативная пленка предназначена для получения цветного негативного изображения. Она состоит из следующих слоев: Первый слой – синечувствительный – заключает в себе компоненту, дающую в процессе цветного проявления желтый краситель. Излучения зеленой и красной зон спектра не воздействуют на этой слой. За первым слоем расположен фильтровый желтый подслой. Он нейтрализует действие активной синей зоны спектра на нижние светочувствительные слои. Второй слой – зеленочувствительный – содержит компоненту, дающую пурпурный краситель. Третий слой – красночувствительный – содержит компоненту, дающую голубой краситель. Зеленый противоореольный слой нанесен на обратную сторону подложки. Он поглощает весь дошедший до нее красный цвет, исключая возможность ореолов. Светочувствительность Светочувствительность – свойство фотослоя к химическому изменению под воздействием света с образованием скрытого изображения, которое после проявления (усиления) превращается в видимое. Под критерием светочувствительности понимают величину, обратную количеству освещения, необходимого для получения почернения фотослоя, превышающего на определенную величину плотность вуали. Изучением свойств светочувствительных материалов занимается особая область науки – сенситометрия (фотографическая метрология). Цветочувствительность Фотографические материалы неодинаково реагируют на лучи различных зон спектра. По виду цветочувствительности они делятся на несенсибилизированные, ортохроматические, изопанхроматические и инфрахроматические.

Современная фотография находит все большее применение в науке, технике и повседневной жизни. На начальных этапах невозможно было предугадать, сколь широки будут возможности использования фотографического метода. Благодаря фотографии человечество получает изображения элементарных частиц,составляющих атом, и изображения земного шара, Луны и других планет; изображения живой клетки и кристаллической решетки минералов; изучает процессы, протекающие за одну миллионную долю секунды, и процессы, длящиеся десятилетия. Наряду с повсеместным применением фотографии в науке и технике наиболее давнее и массовое распространение она получила как вид искусства. Фотография сочетает в себе оптику, точную механику и тонкую химическую технологию, а со стороны технической и художественной – теорию композиции, эстетику и теорию восприятия.

3D-фотография Технологию создания трёхмерных фотоснимков, над которой работают израильские учёные, специалисты называют не иначе, как революционной. Для мировой фотоиндустрии это такой же по значимости прорыв, как превращение чёрно-белой фотографии в цветную. Трёхмерной фотографией называют разные штуки: от "переливных" календариков, голограмм, стереоэффектов, которые видно только в очках, Flash-анимации до того, чем, собственно, 3D-фото и должно быть — правильно, такой же фотографией, как обычная, только трёхмерной. И не в онлайне каком, а в самом настоящем офлайне, чтобы руками трогать. Вот как раз над этим не первый год работает профессор компьютерных наук (Computer Science Professor) Шмуэль Пелег (Shmuel Peleg) из Еврейского университета в Иерусалиме (Hebrew University).

Профессор не ограничивается обучением студентов, а ещё и возглавляет команду учёных в компании HumanEyes Technologies. Эти "Человеческие глаза" и продвигают технологию 3D-фото на мировой рынок. они успешно продвигают, потому как успело подписать множество контрактов. Одно из крупнейших в мире рекламных агентств Publicis уже начало работать с HumanEyes и намеревается использовать технологию для приблизительно 300 рекламных щитов, которые будут размещены во французском метро летом 2002 года. С технологией HumanEyes уже успела поэкспериментировать и Coca-Cola: трёхмерной рекламой в Чили были украшены торговые автоматы, а продажи в этих машинах существенно увеличились. Но что-то мы не с того начали — вначале надо было объяснить, как это всё работает, а про автоматы с контрактами потом. Профессор Пелег объясняет, что его технология основана на стереоскопическом видении. Дело в том, что у нас у всех, вообще-то, трёхмерное видение: наши глаза несколько по-разному воспринимают двухмерные образы, а потом мозг уже комбинирует эти изображения в 3D. Шмуэль Пелег вместе с коллегами разработал программное обеспечение, названное ImpactioTM, которое так же, как мозг, объединяет кадры, сделанные цифровой фото или видеокамерой. Далее будет не совсем понятно, учёные объясняют, как могут, нам же остаётся в меру сил это понимать. Полученные снимки печатаются на бумаге (написано "printed onto paper") или прозрачном пластике ("or translucent plastic"), и потом хитрым образом кадры объединяются в трёхмерные изображения. Эти несколько снимков, которые всё-таки должны обладать какой-то прозрачностью для совмещения, потом заливаются пластмассой. Наверняка прозрачной. Вот, и потом невооружённым глазом (безо всяких очков) все видят не вызывающее сомнений 3D. Наиболее дорогая часть трёхмерной картинки — это та самая пластиковая оболочка.

В общем, сейчас компания HumanEyes Technologies, которую Шмуэль Пелег, кстати, основал вместе с бизнесменом Гидеоном Бен-Зви (Gideon Ben-Zvi — соучредитель компаний Ligature и Wizcom) и своими студентами, работает весьма интенсивно. От частных инвестором были получены "подъёмные" — миллион долларов, и работа по поиску инвестиций не прекращается. Компания взяла на работу ещё 15 человек, сняла новый офис и открывает филиалы в разных странах.