黑白膠卷成像原理到底是怎么發(fā)揮作用的

作為新手入坑黑白膠卷攝影也有一年多了,期間拍攝了幾十卷飛機卷,從一開始讓店家沖洗,到現(xiàn)在買了沖洗工具、藥水自己來沖洗,收獲了很多快樂。期間也在利用閑暇時間看各路大神的視頻學(xué)習(xí)更多有關(guān)攝影、黑白膠卷曝光、沖洗的知識,但是內(nèi)心始終有一個最根本的疑問沒有得到解答,這導(dǎo)致我每次拍攝、沖洗的過程中總感覺如鯁在喉,這個問題就是:
“黑白膠卷到底是怎么通過光化學(xué)反應(yīng)在底片基層上形成厚薄不一的銀單質(zhì)進而形成影像的?”
一開始我在百度上查詢到的結(jié)果和在視頻中看各位攝影老師的視頻講解原理能夠達到我的滿意,原理很簡單,即為:
不同強弱的光線照射到含有溴化銀的明膠層上,導(dǎo)致銀單質(zhì)析出形成潛影,之后通過顯影液的化學(xué)反應(yīng),將潛影中的銀單質(zhì)不斷堆積形成可見顆粒,之后通過定影液(硫代硫酸鈉或硫代硫酸銨)將底片上未參與反映的溴化銀溶解掉,這樣片基上最后就只剩下了銀單質(zhì),進而形成了影像。
時間長了以后,我越來越感覺上述描述存在無法解釋的漏洞:
1、如果感光可以形成銀單質(zhì),那么為什么還要進行顯影,直接定影不就行了嗎?
2、如果說感光形成的銀單質(zhì)太少,需要顯影讓更多的銀單質(zhì)出現(xiàn),那么增加曝光時間不就行了嗎?曝光多了,銀單質(zhì)就多了,然后定影不也應(yīng)該可以形成可見影像嗎?
3、顯影液既然是還原性的,可以將溴化銀還原為銀單質(zhì)堆積起來,那么為什么只能還原感光形成的銀顆粒潛影附近的溴化銀,沒有感光的溴化銀為什么不還原成銀單質(zhì)呢?(如果底片沒有曝光,經(jīng)過顯影、定影最后只剩下片基,片基上沒有銀單質(zhì))
為了解答心中的疑惑,我不斷搜索(對于一個不是光學(xué)、化學(xué)、光化學(xué)、化工等等專業(yè)的普通人來說,這太難了,問了chatgpt他都不知道怎么回答),終于最后一定程度上解答了上述疑惑(可能也只是階段性的),大概的解釋是這樣的:
1、膠片明膠里面的溴化銀是以晶體形式存在的;
2、完美的溴化銀晶體是呈現(xiàn)網(wǎng)狀晶格結(jié)構(gòu),每個帶正電的銀離子周圍都有六個帶負電的溴離子,在這種完美的晶體狀態(tài)下,每個銀原子、溴原子以及周圍的電子都被在固定的區(qū)域鎖定,能量處于穩(wěn)態(tài),此時溴化銀晶體是不能感光的。
3、為了讓溴化銀晶體感光,就必須在溴化銀晶體中均勻的摻入雜質(zhì),摻雜的最終結(jié)果就好像一個鋪滿六邊形地板磚的地面上,地面的下方就是深淵,各個地板磚靠著相互之間擠壓的力量維持不掉下去,個別位置沒有地板轉(zhuǎn)而是一個洞,就好像企鵝破冰的桌游一樣。這樣在晶體有洞的地方是最不穩(wěn)定的,只有在不穩(wěn)定的狀態(tài)才會因為光能量的影響發(fā)生變化。
4、此時如果有光照在這個洞旁邊的溴離子上,由于溴離子旁邊是一個空洞,這導(dǎo)致溴離子吸收光子釋放一個電子,與另一個釋放電子的溴離子變成了溴單質(zhì),釋放的電子會移動到空洞,電子形成的電場會接著吸引失去了溴離子的銀離子,而銀離子吸收電子變?yōu)殂y單質(zhì)固定在空洞位置,之后繼續(xù)由光把空洞旁邊的磚塊打掉,這個空洞越變越大,銀離子也在空洞持續(xù)堆積。這種變化不會持續(xù)太久,可能是因為電子形成的電場能夠影響的范圍有限,(可以驗證一下,膠片在完全曝光的狀態(tài)下,不經(jīng)過顯影直接定影,看看結(jié)果是什么,如果不是全黑,就說明上述過程是不可持續(xù)的)
5、由于每個空洞接受光照的時間都是相同的,所以接受光照強的空洞,光照結(jié)束后空洞就變的更大,光照接受弱的空洞,光照結(jié)束后空洞就相對較小。這些大大小小不同的空洞,才是真正的潛影,才是光照強度信息的載體。
6、顯影液具有一定的還原性,這個還原性不足以還原正常的溴化銀晶體,但是可以還原空洞邊緣的銀離子,顯影液的作用就是與經(jīng)過光照被擴大的空洞邊緣的銀離子反應(yīng)形成銀單質(zhì)沉積下去,這個反映會進一步擴大空洞,就好像用打火機點燃一張紙的中間,火焰會以圓圈的形狀向四周蔓延一樣。因此在這個反應(yīng)過程中,銀單質(zhì)不斷沉積,大空洞的周長大,能夠與顯影液有效成分接觸的概率大,大空洞邊緣的銀離子與顯影液反應(yīng)初始速度更快,相反小空洞初始反應(yīng)速度相對較慢。
7、這樣,在膠片上的顯影化學(xué)反應(yīng)經(jīng)過一段時間同時停止的時間點,接受光照多的地方形成的銀單質(zhì)就更多,宏觀上就是顏色越深,也就是將光強弱的信息最終轉(zhuǎn)換為了銀單質(zhì)沉浸的多少,最終轉(zhuǎn)換為黑白灰。
8、通過定影將沒有參加反應(yīng)的溴化銀溶解掉。
以上就是我不斷查詢學(xué)習(xí)得到的黑白膠片成像的原理,雖然可能存在各種錯誤,但是對于我來說可以解釋前面幾個矛盾了,如果有懂得這部分知識的觀眾老爺,希望也能給我分享一點你的知識,謝謝。