Лекція 5

Існують наступні типові точки і параметри характеристичної кривої

 

(1) – поріг потемніння – ε;

(2) – фото інерція – точка перетину продовження прямолінійної ділянки з віссю абсцис або з прямою на рівні D₀.

Критерії світлочутливості фотошару:

1- Поріг потемніння;

2- Точка інерції;

3- Оптична густина (над вуаллю);

4- Мінімальний корисний градієнт.

g_min і g_min' – точки, що відповідають мінімальним корисним значенням градієнта густини (верхня і нижня частини характеристичної кривої).

Поріг потемніння, точка інерції, нижня точка, що відповідає мінімальному корисному градієнту, а також точка f(3)на кривій, що перевищує густину вуалі на , тобто для сенситометрії грають важливе значення, оскільки для відповідних експозицій використовуються для числового виразу фотографічної чутливості.

По осі абсцис відкладають експозиції, що дозволяє розв’язувати задачі тоновідновлення, що є однією з характеристик якості фотозображення.

Виділяють:

L_max – повний інтервал експозицій від порога почорніння до D_max;

L_g – інтервал g_min – g_min';

- фотоширота (інтервал експозицій в межах області пропорційної передачі);

L_max< L_g<L

По осі ординат – інтервали оптичних густин – ΔD_повн в межах D_max÷ D_пор;

D_g – g_min і g_min', тобто корисний у фотовідношенні інтервал D, межах якого всі деталі зображення відображаються.

Ці величини дозволяють характеризувати властивості фотоматеріалів, на основі яких будуються фотографічні зображення. Ці величини залежать як від природи світлочутливих шарів, від умов обробки після експонування, що впливає на якість зображення.

Таким чином, характеристичні криві – основна фотозалежність, що виражає закон зміни оптичних густин зі зміною експозиції. Без області недотримок та перетримування можна записати

або для кожної кривої.

Н_і – експозиція для точки інерції.

Для кінетики проявлення, у першому наближенні, закон Шеппарда і Міза

К – константа швидкості проявлення

Існують уточнені рівняння Шеппарда і Нітца , t₀ – час проявлення первинних шарів потемніння.

Диференціальна форма рівнянн Шеппарда та сама, що і рівняння Шеппарда і Міза

Шеппард вніс поправку на величину періоду, коли починається корисна проявка; для рівняння Нітца диференціальна форма , вноситься поправка на величину константи проявлення.

 

§2. Вимір фотографічної чутливості

Однією з проблем фотографічної науки є вимір фоточутливості, що є центральною задачею сенситометрії. В основі сенситометричної задачі покладена характеристична крива, яка повинна бути отримана при стандартних умовах експонування і наступній обробці, особливо при проявці.

В сенситометрії вимірюється не фотохімічна, а фотографічна чутливість.

Чим більший зсув характеристичної кривої в бік малих експозицій, тим більшою світлочутливістю володіє фотоматеріал. Для кількісної оцінки даної властивості, тобто числа фоточутливості, необхідно знати критичну точку на характеристичній кривій, по положенню якої визначають це число.

Світлочутливість S будь-якої фотохімічної системи – величина тобто відношення кількості продукту реакції m до кількості затраченої енергії Ф. Отже існують два способи виміру світлочутливості – по величині ефекту m, коли Ф=const, або по величині енергії Ф, коли m =const.

У фотопрактиці зображення оцінюється по кінцевому ефекту, тобто по оптичній густині проявленого потемніння. Тому вимір фоточутливості здійснюється з врахуванням експозиції, яка створює (при стандартній проявці) певний фотоефект.

Як критерій використовують наступні величини:

1) Поріг потемніння (ε);

2) Точка інерції (і);

3) Деяка точка на кривій (f);

4) Точка мінімального градієнта густини (g_min).

Тому для оцінки фото чутливості приймають наступні величини: Ф=Н (лк с); звідси чутливість .

Критерій світлочутливості	експозиція	Числа фото чутливості
Поріг потемніння ε     Точка інерції і     Точка на кривій f     Точка градієнта gmin	Нε     Ні     Нf Нg

 

Еталонна емульсія повинна володіти здатністю досягати того чи іншого чи іншого ефекту – критерію світлочутливості – під впливом кількості опромінення в 1 лк/сек.

Фотографічна чутливість такої емульсії – одиниця світлочутливості S=1лк^-1с^-1. Тоді можна написати , де К істотно більша за 1. Таким чином, не використовуючи синтез еталонної емульсії та експериментального порівняння з нею використовуємої емульсії, можуть бути отримані дані про фотографічні властивості вивчаємого фотоматеріалу.

Якщо з характеристичної кривої отримують всі сенситометричні величини, то може бути розв’язана і зворотня задача, тобто по цих даних можна відновити характеристичну криву. Нехай є відомими наступні параметри:

D₀=0,2; лк^-1с^-1

(критерій D_f=0,2+0,85=1,05);

Для перебудови характеристичної кривої спочатку проводять прямі, паралельні абсцисі на рівні D₀ і D_f; далі в точці lgH_f=lg0,45=1,65=-1,35 відновлюють перпендикуляр до перетину з прямою на рівні D_f і через точку f проводиться пряма під кутом до осі абсцис в 45°, тобто γ=1.

 

Оскільки отримані сенситометричні величини не дають інформації про форму області недотримання, то остання позначається приблизно через об’єднання нижньої частини прямолінійної ділянки характеристичної кривої плавною лінією з прямою на рівні вуалі;

т.а – початок області пропорційної передачі – дозволяє у відповідність із заданою фотографічною широтою L=1,5 знайти т.b – кінець цієї області і спрогнозувати початок області перетримання.

Отримується характеристична крива, яка відповідає заданим параметром, але з наближенням в області недотримання і перетримання.

Необхідно вибрати, яке з чотирьох незалежних критеріїв є найбільш доречним.

Перший критерій – поріг потемніння (ε). Зручність: не потрібно жодних додаткових вимірів: визначення порога здійснюється візуально по потемнінню над вуаллю. Недолік: метод не відповідає початку роздільної передачі малоконтрасних деталей об’єкту фотографування.

Другий критерій – точка інерції. Зручний параметр для оцінки світлочутливості фотоматеріалів. Зараз точка інерції, яка була б спільною для різної тривалості проявки, відсутня. Цей критерій лише частково “охоплює” корисну область недотримування.

Третій параметр – деяка оптична густина D_f, яка перевищує D₀ на величину D_S, тобто D_f= D₀+ D_S. Значення цього критерію рекомендувалося як на початковій ділянці характеристичної кривої, так і у прямолінійній області.

Четвертий критерій – мінімальний корисний градієнт g_min. Від експозиції, яка відповідає g_min, починається роздільна передача малоконтрасних деталей об’єкту фотореєстрації.

Але недолік – знаходження на характеристичній кривій точки, де тангенс кута нахилу дотичної до осі абсцис .

Інший недолік – раціональний вибір значення g, яке слід вибирати за мінімальний корисний у фотографічному відношенні критерій світлочутливості.

Отже, критерій D_f є найбільш обґрунтованим з фізико-хімічної точки зору, зручним у методичному відношенні і використовується для фотографічної практики.

Але будь-який критерій залежить від часу проявки, тому треба всі параметри підводити до однакового значення γ.

Після виміру оптичних густин сенситограм будується сімейство характеристичних кривих і визначаються значення основних величин: D₀, γ, L; будуються похідні криві інтерполяції. Для визначення S_f, ,будують криві (D_f, γ), або (D₀, D_f) в залежності від того при якій заданій постійній величині γ або D₀ визначається S_f. Аналогічно визначають значення фотографічної чутливості для інших критеріїв. Кінцевим результатом повного сенситометричного випробування є наступні величини:

1) криві кінетики проявки;

2) числа фоточутливості;

3) час проявки у нормованому проявнику і значення γ, де вимірювалося S (з підкресленням критерія);

4) фотографічна широта;

5) ефективна світлочутливість S, що характеризує кольорочутливість при її вимірі під світлофільтрами жовтим, оранжевим і червоним; можуть бути вказані ділянки початку прямолінійних ділянок, D_max.

Всі значення світлочутливості нормуються державними стандартами.

 

 

§3. Сенситометрія позитивних фото шарів (непрозора підкладка)

Сенситометрія негативних шарів розвивалась з потреби отримати точні дані про величину фоточутливості, що є важливим для експонування.

Для позитивного процесу такі дані не є необхідними. Тут істотна роль належить значенню контрасту фотопаперу. В зв’язку з цим фотопапір класифікують по характеру цієї властивості: м’який, нормальний, контрастний. Однак контраст, його кількісну характеристику встановити важко.

Вводять поняття почорніння фотопаперу і оцінюють величиною ступеня почорніння D_τ.

Аналогічно до оптичної густини прозорого шару , де ,

В₀ – яскравість поверхні шару;

В – яскравість після проявки.

При однаковому поглинанні світла шаром стан поверхні здійснює більший вплив, чим більше почорніння; при малих значеннях D_τ різниця відсутня. При більшому почорнінні вплив стану поверхні більший.

Для фотопаперу характерні наступні особливості:

- зі збільшенням часу проявки криві швидко досягають стійкої форми. Однак час проявки залежить від складу емульсійного шару і часу проявки;

- величина D_max незалежна від моменту досягнення γ_∞;

- при тривалій проявці виникає і збільшується вуаль, що понижує γ_∞.

D_max фотопаперу зменшується зі збільшенням матовості шару.

Критичні точки характеристичної кривої фотопаперу такі ж як і для фотоматеріалів на прозорій підкладці.

Наступні параметри фотопаперу:

γ_∞ - градієнт прямолінійної ділянки характеристичної кривої γ_∞=tgα;

- середній градієнт області корисної градації ab

DL – широта оптичних густин прямолінійної ділянки ;

HL – сенситометрична широта прямолінійної ділянки ;

DS – широта оптичних густин корисної градації ;

HS – сенситометрична широта експозицій області корисної градації .

Для утворення позитивного зображення використовується характеристична крива в межах корисної градації ab, тобто практично вся крива.

Тому контраст фотопаперу оцінюється сукупністю двох величин – середнім значенням градієнту і γ_∞.

Для фотопрактики є важливою вся характеристична крива фотопаперу, тому необхідно вибрати точку, яка б задавала всю криву в цілому. Це є середня точка корисної градації ab, тобто , К=100.