Закон взаимозаместимости

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Рис. 1. Типичная зависимость плотности от логарифма времени при постоянной экспозиции

Зако́н взаимозамести́мости, закон Бунзена — Роско — один из основных законов фотохимии. Концентрация продуктов фотохимической реакции пропорциональна общему количеству энергии излучения, поглощённого светочувствительным веществом. 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.

Открыт в 185962 гг. немецким химиком Р. Бунзеном и английским химиком Г. Роско (H.Roscoe).

Явление не́взаимозамести́мости, эффект Шварцшильда — наблюдаемое отклонение от закона взаимозаместимости, зависимость получаемой плотности фотоматериала от значения выдержки при постоянной величине полученной экспозиции. 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 18971900 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[править | править вики-текст]

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[править | править вики-текст]

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.

Примечания[править | править вики-текст]

См. также[править | править вики-текст]