Приемники оптического излучения. Восприятие света глазом. Фотографические приемники излучения, страница 2

Для получения видимого изображения необходимо использовать химический процесс проявления. Этот процесс состоит в восстановлении кристаллов AgBr в металлическое серебро. «Зародыши» металлического серебра, полученные при облучении играют роль катализаторов, ускоряя превращение AgBr в металлическое серебро под действием проявителя. Те кристаллы AgBr, в которых число зародышей  N превышает некоторое критическое число N0, превращаются в металлическое серебро за несколько минут.  Для кристаллов, в которых N<N0, процесс превращения идет гораздо медленнее. Кристаллы AgBr , не успевшие за время проявления превратится в металлическое серебро, в дальнейшем растворяются и вымываются из эмульсии в процессе фиксации в гипосульфите  - Na₂S₂O₃. Установлено, что в видимой области для создания порога проявления N0 на одно зерно должно попасть в среднем около 10 фотонов. В процессе проявления в данном зерне возникает около 10¹⁰ атомов Ag, т.е. квантовый выход составляет 10⁹ – громадную величину. При малых освещенностях проявляются только кристаллы больших размеров. При этом имеет место малое пространственное разрешение – 20 – 30 линий на мм. У мелко зернистых ФЭ разрешение – до 5000 линий на мм.

Очевидно, что количество серебра восстановленного в ФЭ зависит от освещенности и времени действия излучения на ФЭ – времени экспозиции. Для определения светового потока  требуется  измерить количество серебра . Однако, прямые измерения здесь вряд ли возможны поэтому изобретен косвенный метод, основанный на измерении оптической плотности фотографического изображения - плотности почернения:

                                                                                                                              (2)

P₀ и P – мощности световых потоков от одного и того же источника света, пропущенные через необлученный и облученный участки ФЭ одинаковой площади.  Плотность почернения обычно измеряется с помощью микрофотометра, способного просвечивать пучком света участки ФЭ размером до 0.01 х 0.01 мм².

Зависимость почернения от освещенности E и времени экспонировани t представляется в виде функции экспозиции H:

                                                                                                                             (3)

p≤1 – константа Швацшильда, а на самом деле функция, зависящая от времени выдержки. Вариации освещенности и времени экспозиции неэквивалентны с точки зрения почернения. Для наиболее распространенных ФЭ оптимальное время экспозиции (по чувствительности) – 0.01 сек. При увеличении t до 10 мин  чувствительность уменьшается . Графическая зависимость (3) носит название кривой почернения или характеристической кривой. Горизонтальный участок – вуаль. АБ – область недодержек, линейный участок БВ – область нормального почернения, ВГ – область передержек. При больших экспозициях почернение убывает – область соляризации - ГД. Соляризация – уменьшение почернения  при больших H из-за окисления центров скрытого изображения атомарным бромом, образующимся при больших засветках (обратная фотохим. реакция). При построении кривой почернения уровень вуали часто принимается за ось абсцисс. В области нормального почернения характеристическую кривую можно выразить аналитически:

                                                                                                                                (4)

Здесь γ=tg(β) – коэффициент контрастности, j -  инерция ФЭ – точка пересечения продолжения прямолинейного участка кривой почернения с осью абсцисс. Зависимость от t обычно исключают, придерживаясь одинакового времени экспозиции при калибровке и фотографировании исследуемых световых потоков.

Разные формы кривых почернения в основном связаны с наличием в ФЭ кристаллов AgBr разных размеров, т.е с разной светочувствительностью и наличием порога проявления. Величина коэффициента контрастности связана с шириной распределения кристаллов по размерам. Чем меньше различие в размерах, тем больше величина γ.  У ФЭ с кристаллами строго одного размера кривая почернения имела бы ступенчатую форму. 

При фотографической  фотометрии для каждой фотопластинки строится кривая почернения. Для получения ее применяется ступенчатый ослабитель – пластинку с напыленными полосками шириной около1 мм с известными коэффициентами пропускания.  Ослабитель накладывается на участок фотопластинки и экспонируется исследуемым излучением  - получаются так называемые марки плотности почернения.