Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Лабораторна робота №1
Вивчення основних сенситометричних характеристик матеріалів для фотореєстрації
Тема: фотохімічні основи фотореєстраційних процесів
Мета: навчитися визначати основні сенситометричні характеристики фотоматеріалів.
Завдання до роботи:
Обладнання та матеріали: денситометр, сенситограми, сенситометричні бланки, досліджувані матеріали.
Теоретична частина
Сенситометрія - це розділ фотографії, що вивчає ха рактеристики фотоматеріалів: світлочутливість, коефіцієнт контрастності, фотографічну широту, густину вуалі, роздільну здатність тощо.
Слово сенситометрія у перекладі з латинської значає вимірювання світлочутливості (sentio – чутливіть, metrum - міра)
Сенситометричні випробування повинні проводитися в умовах, наближених до практичного використання. Якщо сенситометричні характеристики неможливо відтворити у практичних умовах, то вони втрачають своє значення.
Не існує єдиної міжнародної системи сенситометрич них випробувань. В різних країнах застосовують дещо від мінні, але схожі між собою способи сенситометричних ви пробувань.
Сенситометричні випробування складаються з таких стадій:
-експонування фотоматеріалу;
-хіміко-фотографічної обробки фотоматеріалу;
-вимірювання почорнінь, отриманих в результаті експо нування й обробки;
-викладення результатів випробувань у сенситометрич них величинах.
На значення сенситометричних величин впливає хіміко-фотографічна обробка: склад проявника, його температура, час обробки тощо. Щоб отримувати однакові результати, стандарт рекомендує певні режими обробки.
Сенситограма – це зразок, який складається із ділянок (полів), які мають різну ступінь прозорості й відповідно різні оптичні густини (рис. 1).
Рис.1. Сенситограма
Щоб виміряти оптичну густину почорніння, необхідно визначити світловий потік, який падає на відповідну ділянку сенситограми () та потік який пройшов крізь нього ():
(1)
або
. (2)
Прилади, які використовують для вимірювання оптичної густини, називаються денситометрами. Вони бувають різних типів, але суть вимірювання складається у порівнянні світлових потоків, що пройшли крізь досліджуване поле і деяке порівняльне, а також у вирінюванні яскравостей, які створюються цими потоками.
Після обробки зразка з почорнінням на денситометрі вимірюють густину почорніння кожного поля сенситограми і будують характеристичну криву - залежність оптичної густини почорніння від логарифма експозиції (рис. 2).
Рис 2. Характеристична крива фотоматеріалу
Нижня горизонтальна вісь бланка - вісь логарифмів експозиції . Логарифмічну шкалу експозиції, тобто шкалу зростання експозиції в геометричній прогресії, застосовують тому, що густина також є логарифмічною величиною, і шкала діафрагм у фотоапаратах формується згідно з законом геометричної прогресії.
На верхній горизонтальній осі відкладені відповідні експозиції . Ліва вертикальна вісь - вісь оптичної густини (D). Права вертикальна вісь - вісь коефіцієнта контрастності фотоматеріалу γ. Внизу, під шкалою логарифмів експозицій, розташована шкала світлочутливості.
Характеристична крива будь-якого фотоматеріалу має кілька ділянок. Ділянка, яка знаходиться зліва від точки А - область вуалі. Тут густина почорніння не відрізняється від густини ділянок, які не піддавалися дії світла.
Ділянка АБ - початкова ділянка, або недотримана область. Ця ділянка відповідає малим експозиціям. Тут інтервал яскравостей об'єкта передається з деякими викривленнями, тобто якщо якісь деталі відрізняються по яскравості на ту саму величину, тоді й експозиції, які відповідають цим деталям об’єкта на фотоматеріалі, будуть відрізнятися на ту ж величину. Але зміна густин, яка викликана цими експозиціями в недотриманій області буде різною.
Відмінності в густині між першою та другою ділянками (∆DI) є меншою, ніж відмінності між другою і третьою (∆DII), хоча експозиції відрізняються на ту саму величину. Тобто ці ділянки по густині будуть відтворюватися по-іншому, на відміну від того, що бачить око людини.
Рис.3. Характеристична крива побудована на сенситометричному бланку
Ділянка БВ - прямолінійна. Вона називається областю нормальних, або правильних, експозицій. Тут, як видно з рисунка, рівним змінам експозиції відповідають рівні зміни густин, тобто в області прямолінійної ділянки (∆DI) = (∆DII). Тобто, якщо якісь деталі об'єкта зйомки відтворюються на прямолінійній ділянці характеристичної кривої, то вони відтворюються правильно.
Ділянка ВГ - кінцева (область довгої витримки). Вона відповідає більшим експозиціям. На цій ділянці (∆DI) > (∆DII), тобто деталі об'єкта зйомки відтворюються непропорційно.
Область, яка знаходиться зправа від точки Г - область соляризації, тут зі збільшенням експозиції густина поступово зменшуються. Ця ділянка практично не використовується, але іноді дуже яскраві предмети на негативі виходять світлішими, ніж менш яскраві. Це означає, що використані тут значні експозиції приводять матеріал в область соляризації. При дуже великих експозиціях може відбутися повна соляризація, тобто негативне зображення стане позитивним.
Явище соляризації пояснюється тим, що значна кількість атомів галогену, що звільнилася під дією світла, не встигає покинути кристал і зв'язатися желатиною, а вступають в реакцію зі сріблом прихованого зображення, утворюючи галоїдне срібло. Як наслідок, зменшується число поверхневих центрів прихованого зображення й, крім того, галоїдне срібло огортає поверхню кристалу тонкою плівкою, чим гальмує процес проявки.
Світло чутливість характеризує здатність фотоматеріалу змінювати свої властивості під дією світла. Її визначають по величині експозиції, яку необхідно надати фотоматеріалу, щоб отримати певний фотографічний ефект. З експозицією вона зв'язана таким співвідношенням:
, (3)
де k - коефіцієнт пропорційності, як правило k=10;
Н - експозиція, необхідна для отримання певного фотографічного ефекту, величину якого визначають через певне значення оптичної густини почорніння (). Числове значення оптичної густини почорніння, по якому визначають світлочутливість на зивають критерієм світлочутливості (). Для фотоматеріалів різного призначення значення критерія світлочутливості різне. – визначає оптичну густину вуалі.
Контра стність фотоматеріалу характеризує його спроможність пе редавати більшою або меншою різницею густини почорнін ня відмінності в яскравостях об'єкта. Якщо знімати один і той самий об'єкт на різні по контрасту фотоматеріали, то на більш контрастному різниця між густинами почорніння, які відповідають двом довільним деталям об'єкта, буде біль шою, ніж на менш контрастному. Відповідно характеристич на крива першого фотоматеріалу буде мати більший нахил, ніж другого.
Коефіцієнт контрастності характеризують тангенсом кута нахилу прямолінійної ділянки характеристи чної кривої до осі логарифмів експозиції і позначають бук вою . Співвідношення для визначення у таке:
. (4)
Здатність фотоматеріалу пропорційно передавати інтервал яскравостей об'єкта називають фотографічною широтою. Її визна чають як проекцію прямолінійної ділянки характеристичної кривої на вісь і обчислюють за співвідношенням
. (5)
Фотографічна широта обернено пропорційна коефіціє нту контрастності. У контрастного матеріалу кут нахилу прямолінійної ділянки характеристичної кривої більший, а величина його проекції менша, у меншконтрастного фото матеріалу - навпаки.
В різних країнах при сенситометричних випробуваннях використовують різні прилади, методи хіміко-фотографічної обробки, критерії світлочутливості, коефіцієнти пропорцій ності, одиниці вимірювання. В німецькій сенситометричній системі DIN світлочут ливість виражають у градусах DIN. Наприклад, інтервал у 10° DIN відповідає збільшенню світлочутливості у два рази.
В американській системі АСА світлочутливість визна чають по величині експозиції, яка відповідає точці на харак теристичній кривій, градієнт якої дорівнює 0,3 від значення середнього градієнта.
Між величинами світлочутливості в різних системах немає певного співвідношення. Існують спеціальні перера хункові таблиці, за якими можна перейти від однієї сенсито метричної системи до іншої.
Густина вуалі D0 фотоматеріалу визначають шляхом вимірювання густини ділянки, на яку не діяло світло. Якість фотоматеріалу тем вища, чим менша густина вуалі, оскільки при занадто високій вуалі зображення деталей у найяскравіших ділянках негативу може зникнути.
Якщо на сенситометрі віддрукувати декілька сенситограм на одній і тій же плівці, проявити їх протягом різного часу, наприклад, 2, 4, 8, 16 хв, виміряти отримані густини почорніння на денситометрі й по вимірюваннях кожної сенситограми побудувати характеристичні криві, то можна одержати так зване сімейство характеристичних кривих (рис. 4).
Зі збільшенням часу проявлення негативного фотоматеріалу збільшується густина почорніння, що відповідає однієї й тієї ж експозиції. Причому це збільшення менше при малих експозиціях і більше при більших, тобто зі збільшенням часу проявлення зростає різниця між максимальною та мінімальною густиною на прямолінійній ділянці, а також кут нахилу прямолінійної ділянки характеристичної кривої.
Зі збільшенням часу проявлення росте контрастність зображення, а також вуаль. Однак контрастність зображення росте не безмежно. Якщо проявляти фотоматеріал протягом значного проміжку часу, ніж це необхідно для досягнення певного коефіцієнта контрастності, то ріст вуалі буде настільки великим, що коефіцієнт контрастності почне зменшуватися.
Рис. 4. Сімейство характеристичних кривих
При повному сенситометричному випробуванні фотоматеріалу отримують сімейство характеристичних кривих, визначають сенситометричні характеристики для кожної кривої й будують криві залежності між часом проявлення та величинами світлочутливості, коефіцієнта контрастності й густини вуалі. По цих кривих можна легко знайти значення сенситометричних величин для кожного (у межах допустимого) часу проявлення. Ці криві називаються кривими кінетики проявлення.
Прилади, які використовують для вимірювання оптичної густини, називаються денситометрами. Вони бувають різних типів, але суть вимірювання складається у порівнянні світлових потоків, що пройшли крізь досліджуване поле і деяке порівняльне, а також у вирінюванні яскравостей, які створюються цими потоками.
Для прикладу наведемо оптичну схему денситометра ІФТ-11. Його оптична схема зображена на рис. 5.
Джерело світла 7 формує два світлових пучка. Один проходить через круговий оптичний клин 6, молочне скло 5, досліджуване почорніння 4, дзеркало 3, яке посріблено знизу, а в центрі є отвір, з поверхні якого вилучено срібло, завдяки чому воно обмежує вимірюване поле. Далі пучок світла проходить через напівпрозору пластинку 2 і попадає в центральну частину поля зору окуляра.
Рис. 5. Оптична схема денситометра ІФТ-11
Другий порівняльний пучок відбивається від дзеркала 8, проходить через компенсаційний клин 9, який коректує нульову точку, молочне скло 10 та відбиваючись від дзеркала 11, направляється на напівпрозору пластинку 2. Частина променів проходить крізь пластинку й розсіюється, а частина відбивається і падає на зовнішню посріблену частину дзеркала 3. Промені, які відбилися від дзеркала, попадають на зовнішню кільцеву частину зору окуляра 1. Таким чином, спостерігач бачить центральну частину поля зору 13, яке освітлюється вимірювальним пучком променів та охоплює його кільцеве поле 12, яке освітлюється порівняльним пучком променів.
Кільцеве поле має постійну освітленість, причому падаючий на нього світловий пучок сильно послабляється компенсаційним світлофільтром. При відсутності вимірюваного зразка круговий оптичний клин встановлюється на саму щільну ділянку, так що яскравість обох полів зору вирівнюється. Це буде відповідати нульовому положенню приладу.
При фокусуванні на молочне скло вимірюваного почорніння, яскравість центрального кола зменшується. Щоб вирівняти яскравість обох полів зору, необхідно оптичний клин встановити на більш світлу ділянку так, щоб різниця його густин при нульовому положенні приладу й при положенні на вимірюваному зразку дорівнювала б густині вимірюваного почорніння. У цьому випадку обидва поля будуть освітлені однаково. Щільність кожної ділянки оптичного клина є нанесеною на шкалі, по якій й проводиться вимірювання густини почорніння. Яскравості пучків у денситометрі ІФТ-11 вимірюється візуально, тому вимірювання є недостатньо точними. На сьогодні сенситограмм вимірюються за допомогою фотоелектричного денситометра ДФЕ-10.
Принципова схема денситометра ДФЕ-10 наведена на рис. 6.
Рис. 6. Принципова схема денситометра ДФЕ-10
Джерело світла 6 живиться від мережі електричного струму через трансформатор. Його світловий потік розділяється на два пучки. Вимірювальний пучок проходить через круговий оптичний клин 5, світловий отвір діафрагми 4, вимірюваний зразок 3 і попадає на поверхню вимірювального фотоелемента 2. Пучок порівняння послаблюється, пройшовши через два компенсаційні світлофільтри 7 і 8, освітлює поверхню порівняльного фотоелемента 9. Фотоелементи під’єднані до гальванометра 1 назустріч один одному.
Якщо на поверхню фотоелементів падають однакові світлові потоки, то фотоструми, які там виникають є рівними, а їх різниця дорівнює нулю. Це відповідає нульовому положенню гальванометра. Рівність опроміненості фотоелементів наступає тоді, коли перед вимірювальним фотоелементом розташовується сама щільна ділянка кругового оптичного клина.
Освітленість поверхні вимірювального фотоелемента зменшується за рахунок поглинання частини світлового потоку, який проходить через вимірюваний зразок. У ланцюзі гальванометра з’явиться струм, який приведе до відхилення стрілки гальванометра від нульового положення. Щоб повернути стрілку у нульове положення, необхідно зрівняти фотоструми, які виникають в обох фотоелементах. Для цього поворотом оптичного клину зменшують його густину 5 на величину густини вимірюваного почорніння. Клин повертається доти, поки стрілка повернеться в нульове положення, і по шкалі клина висвітлюється вимірювана густина.
Оптична схема денситометра ДО-1М подібна до оптичної схеми ДФЕ-10. Денситометр ДО-1М призначений для вимірювання оптичних густин у відбитому світлі, діапазон вимірювань складає від 0,00 до 2,50 од.
Підготовка денситометра ДО-1М до роботи:
Порядок виконання роботи:
Вказівки до роботи:
Світлочутливість негативних плівок розраховується за формулою
. (6)
Контрольні запитання:
Література:
4