摄影与暗室技术

实验 24 摄影与暗室技术 摄影既是一门科学技术也是一种基本的实验技术 它涉及光学 化学和机械等方面的知识 它能真实 迅速地记录实物的瞬间图像或人眼不便观察的运动过程 在高能粒子的径迹分析 爆炸过程分析 光谱分 析 金相分析 航空测量 空间技术 生物及医学技术等研究工作中 摄影技术有着广泛的应用 目的与要求 1 了解照相机的基本结构和工作原理及使用方法 2 初步掌握拍摄 冲洗和放大的基本原理和方法 仪器与器材 照相机 放大机 上光机 胶卷 相纸 显影液 定影液及冲洗盘等暗室工具 一 照相机 目前照相机的种类款式很多 数字照相机用电子芯片存储影像 可以直接输入计算机 观看 储存或加工处理 传输 还可通过打印机或数码扩印机印出彩色照片 发展非常迅 速 传统 胶片 照相机的清晰度目前一般比数字照相机要高 传统 胶片 照相机有不 同的分类标准 按感光胶片尺寸可分为 135 照相机 120 照相机 127 照相机 110 照相 机 超小型照相机 大画幅照相机等 本实验使用传统 胶片 135 照相机 它的像幅尺寸为 24 36mm 传统 胶片 135 照相机中又有平视取景器式 图 24 1 和单镜头反光式 图 24 2 不管何种款式 都是 由远处物体经镜头在感光胶片上成一倒立 缩小的实像 在胶片上留下潜影 图 24 3 图 24 1 图 24 2 照相机主要由镜头 光圈 快门和机 身等构成 1 镜头 是照相机上最主要的光学部 件 也称物镜 一般由多片 多组透镜组合 而成的复杂光学系统 它经过精心设计 减 少像差 提高分辨能力 是摄影成像的最关 键部位 拍照时常说的 聚焦 就是调节镜 头的前后位置 如图 24 1 中水平箭头所示 以使物距 u 像距 v 焦距 f 三者满足 1 f 1 u 1 v 的关系 使像 A B 清晰 镜头上常 标出镜头的焦距和口径 如东方 S 4 型 135 照相机的镜头上标有 f 50mm 和 1 2 8 这表示 镜头的焦距为 50mm 镜头的口径与焦距之比为 1 2 8 即镜头的口径为 18mm 镜头口径 越大 有利于在弱光下获得较大的像面照度 镜头的种类很多 根据它们作用的不同 可分为标准镜头 广角镜头 鱼眼镜头 远 摄镜头 近摄镜头 微距镜头 变焦镜头等 图 24 3 2 快门 快门是一种控制光线进入镜头时间长短的机械装置 按操作方式分为机械 快门和电子快门 按结构分为帘布式和中心式两种 平视取景器式照相机一般为中心式 单镜头反光式照相机一般为帘布式 快门平时是关闭的 用快门按钮操纵开启后曝光 曝 光时间由快门速度调节旋钮来选择 其刻度标志是 B 1 2 4 8 15 30 60 125 300 等 其倒数为曝光时间 单位是秒 B 门和 T 门 有些相机上没有 为慢门 B 门是按下快门按钮时张开 放手时关闭 T 门是按下 快门按钮时张开 第二次按下快门按钮时快门关闭 3 光圈 是装在镜头后面或组成镜头的透镜片之间的 其孔径大小连续可调的圆孔 它由十多片弧形金属薄片制成 用来控制照射到胶片上的光强和景深 光孔大 进光量就 大 反之就小 到达胶片的光强 d为光圈的孔径 f 为镜头的焦距 称为镜头 2 f d f d 的相对孔径 由于 1 所以实用中取其倒数来表示光圈的大小 如 f d 1 1 4 2 2 8 4 5 6 8 11 16 22 32 45 64 等 称为光圈数 通常一架照相 机只具备其中的一段 光圈数越大实际光圈孔径越小 进光量愈少 这一系列光圈数以 为公比排列 它们每相邻两数值之间曝光量相差一倍 如光圈数由 8 增加到 11 时 在2 相同的曝光时间内 进入照相机的光量将减少一倍 反之亦然 逐档改变曝光量的方法有两种 保持曝光时间不变 逐档改变光圈数 保持光圈 数不变 逐档改变曝光时间 合理的选择光圈数与曝光时间 就能使感光胶片适度曝光 大部分胶卷在出厂时都附 有 曝光参考表 可作为室外自然光下曝光量的参考 对室内灯光下曝光量的估计比较复 杂 受到灯光强弱 距离远近 单灯还是多灯等多种因素影响 表 24 1 给出室内 40W 日 光灯情况下曝光量的参考值 表 24 1 灯 物距离与曝光量参考值 灯 物距离 1m 2m 3m 4m 5m 曝光量 f4 0 5sf4 1sf4 2sf4 4sf4 8s 光圈的另一个作用是调整景深 景深是指底片上能够获得清晰像的最远和最近的物体 之 间的距离 景深的大小与镜头焦距 f 光圈数 物距有关 对于 f 固定的相机 光圈数大 景深大 光圈数小 景深小 当光圈数一定时 物距大景深大 物距小景深也小 对于变 焦镜头 f 可变 照相机 焦距大景深小 焦距小景深大 一般相机上都附有物距 光圈数 与景深关系的景深表 4 取景器 是用来选择景物 调整构图的装置 5 卷片装置 又称输片机构 作用是在照相机内输送胶片到拍摄成像的位置 有 自动 手动 两种 6 聚焦装置 又称测距装置 调焦装置 作用是供拍摄者检查景物在胶片上的成像 清晰度情况 有 自动 手动 两大类 手动 聚焦装置有磨砂玻璃式 平视取景器式 截影式 环带棱镜式 图标式等多种 东方 S4 型相机采用平视取景器式调焦 转动调焦 环 使两个像重合 此时被摄物体即能清晰成像在底片上 二 放大机 主要由灯室 聚光镜 底片夹 镜头 底 座 固定旋钮 聚焦旋钮等组成 镜头到底片 的距离是物距 可通过调节皮腔的长度来实现 转动聚焦旋钮 镜头到放大纸的距离是像 距 可通过升降灯室来实现 转动升降旋钮 三 黑白感光材料 1 感光胶片 胶片和照相机一样是摄影 技术上不可缺少的 照相机起形成影像作用 感光胶片起记录影像的作用 通常感光胶片分 为黑白和彩色两种 感光胶片从外形上看有卷 片 打孔卷片和散页片 从感色性分有全色片 正色片和红外片 全色片是现今使用最多最普 遍的黑白感光胶片 对所有色光都能感受 因 而它对光的敏感性与人眼对它们的敏感程度大 致相同 印放出的照片效果接近人的视觉感受 现市售感光胶片基本上都是全色片 正色片又 叫分色片 对除红色以外的其它色都敏感 现 只用于特殊用途 红外片也是用于特殊用途 它对光谱的红外端敏感 黑白感光胶片的基本结构主要有 感光层 又称乳剂层 片基 涤纶片基 醋酸片基 玻璃片基等等 和辅助层 感光层主要成分是卤化银 明胶和化学增感染料 曝光时 在光量子的作用下 起化 学作用 AgCl h Ag Cl 由于被还原的银原子数和光强成比例 因而曝光后银原子数在底片上将按光照强弱分布 明胶是使卤化银晶体均匀地分散且不沉淀 从而使感光层中的卤化银的感光能力均匀 化学增感染料又称 色素 作用是调节感光胶片的感光性 黑白胶片的主要性能有曝光容度 感光度 感光速度 解像力 密度 灰雾度 保 存性 感色性 颗粒性和反差性等 1 曝光容度 是指胶片对不恰当的曝光所能允许的程度 容度大的胶片容纳景物的 亮度范围大 其正确曝光的安全系数也大 黑白感光胶片的曝光容度较大 一般说来 曝 光量若与标准植差一倍 通过暗室技术适当补救 均可制作出较满意的照片 2 感光度 即胶片对光照的敏感程度 通常用多少度表示 如标有 GB21 或 ISO100 21 的底片 其感光度为 21 其中 GB 表示中国的国家标准 ISO 表示 国际标准 还有各种不同的感光度标准 它们之间有换算表 数字越大 感光速度越快 能在光线较弱的条件下拍摄 但银粒较粗 解像力较低 反差较小 灰雾度较高 因此不 要滥用高感光度的胶片 按我国标准 每增加 3 个数字 感光速度增加一倍 在同样拍摄 条件下 曝光量可减少一半 如用 GB24 的底片拍摄 在相同条件下 比用 GB21 的底 片 曝光量可减少一半 按国际标准 ISO400 27 的底片是 ISO100 21 的底片感光速 度的 4 倍 目前市售常用胶片 大部分为 ISO100 21 图 24 4 3 密度和最大密度 密度是指感光材料曝光后 经过显影 定影 单位面积上卤化 银被还原形成的沉积量 也就是指影像变黑的程度 产生的黑色金属银多 密度大 任何 感光材料的密度是有其最大限度的 这个最大限度称为最大密度 过期胶片拍摄的画面层 次少 缺乏立体感主要就是感光性能衰退 最大密度偏低 4 颗粒性 形成影像银粒的粗细称为颗粒性 一般来说 胶片越快颗粒性就越大 就越不清晰 越缺乏影像细节 5 反差 反差主要指底片或照片的密度范围 是暗影部分到高光部分的差度 差度 大称为反差大 景物 曝光 感光度及冲洗等都影响反差 6 灰雾度 即灰雾的密度 灰雾度过大时就会影响照片的反差 层次 甚至清晰度 感光度高的胶片 过期胶片 显影时间过长 液温过高 暗室安全灯太亮 拍摄后长期不 冲洗等都会使灰雾度增大 7 解像力 或称分辨本领 是指胶片对景物细部能清晰分辨的能力 常以每毫米能 分辨出若干条水平线来表示 银粒细 感光层薄 反差大的底片解像力高 8 感色性 感光材料对色光敏感的范围及对色光敏感的程度称为感色性 单纯由卤 化银乳剂制成的感光材料 只对蓝紫光敏感 称为 色盲片 如拷贝片 照相纸等 因此 它们可在红色安全灯下操作 若在卤化银乳剂中添加一些有机染料 可得到 分色片 和 全色片 一般胶卷都是全色片 暗室操作宜在全暗下进行 综上所述 感光胶片的主要性能存在着如下的变化规律 感光度高 反差性小 宽容度大 颗粒度大 解像力小 灰雾度大 保存性差 感光度低 反差性大 宽容度小 颗粒度小 解像力大 灰雾度小 保存性好 9 示性曲线 感光胶片经显影 定影后所得图像的密度各点不同 用 实验方法测出密度与对应曝光量对数 值 画成图 24 5 所示图线 称为示 性曲线 曲线可分为三段 AB 段是 曝光不足的趾部 BC 段是感光正常 的直线部分 CE 段是曝光过度的肩 部 AB 段和 CE 段的密度和曝光量 不成比例增长 甚至还会产生反转现 象部分 会使反差过大或过小 只有 BC 段的密度是随曝光量增加而按比 例增加的 曝光稍多或稍少时 密度 虽不同 密度差却是相同的 都可获 得效果优良的底片 2 相纸 分印相纸和放大纸 和感光胶片相比 一是感光度较低 二是感色性较差 印相纸是用氯化银乳剂涂布制成 感光速度慢 银盐颗粒细 对影纹细微表现力强 放大 纸是用溴化银乳剂涂布制成 感光速度比较快 银盐颗粒比印相纸粗 放大纸感光速度比 印相纸快十倍左右 根据反差性能的强弱 相纸分为 1 2 3 4 号 1 号属于软性纸 2 号属于中性纸 3 号属于硬性纸 4 号属于特硬纸 号数越大 相纸越硬 反差大 国外 还有 0 号纸和 5 号纸 市售常见的为 2 3 号相纸 若底片反差大 应选用号数小的相纸 若底片反差小 应选用号数大的相纸 对于正常底片印放相时 通常可选用 2 或 3 号相纸 照相纸的表面形态还分有光面 绒面 绸面 半光和无光纸 光面纸影像表现得比较 图 24 5 密度 曝光量对数 C A D E O B 鲜明 锐利 使用的比较多 大幅人像宜用绒面 绸面相纸 实验原理 摄影过程一般要经过拍摄 显影 定影 水洗等环节 获得一张底片 负片 再通过 放大 或印相 制作成一幅照片 正片 1 拍摄 被摄物体发出的光通过照相机镜头作用于胶片上 使胶片感光 胶片上卤化银中的银 离子还原成银原子 构成了景物的一种看不见的影像 叫潜影 为将此潜影转变为永久性 的可见影像 必须进行显影 2 显影 显影是用显影剂通过化学反应把胶片上已感光的卤化银中的银原子还原出来 转变为 金属银 没有感光的部分不会转变 感光强的部位 被还原的银原子多 此处负片密度大 颜色深 是景物的明亮处 反之 感光弱的部位被还原的银原子少 此处负片密度小 颜 色灰白 是景物的阴暗处 经过一定时间的显影 在感光胶片上出现黑白影像 为使此影像能固定下来不被破坏 就必须清除仍具有感光能力的不曾感光的卤化银颗粒 这样才能得到一个永久性的底片 所以需要定影 3 停显 在定影前应先停显 停显的目的有两个 利用停显液的酸性和显影液中的碱性中和 迫使胶片停止显影 防止一定量的显影液带入定影液中而使定影能力过早失效 4 定影 定影的作用是把未感光的卤化银溶掉 定影液最主要的成分是硫代硫酸钠 亦称海波 Na2S2O3 5H2O 它能使未感光的卤化银颗粒溶解 5 水洗和晾干 用流动水冲洗除去所有残存在胶片上的化学药品 以免日久底片发黄损坏 底片最好 在阴凉通风处自然晾干 完全晾干后才能使用或收藏 6 放大 通过放大机使光透过底片对放大纸进行曝光 然后经同上的显影 停显 定影 水洗 及烘干步骤便可得到一幅放大的照片 实验内容 1 拍摄 1 熟悉相机结构 找出快门 光圈 调焦环 快门上弦扳手 快门按钮 取景器 倒片手轮等的位置 2 装卷 拉出倒片手轮 后盖打开 胶片记数盘自动恢复到 装好胶卷 关 闭后盖 按倒片手轮上箭头方向轻轻旋转手轮 收紧暗盒内的胶卷 扳动快门上弦扳手 同时观察倒片手轮 若手轮随着旋转 表明胶卷上好 再按下快门按钮 交替进行到记数 器内显示 1 时即可进行第一张的拍摄 注意 快门动作需要的能量是由弹簧提供的 弹簧则通过扳动 快门上弦扳手 来上 紧 一般 快门上弦扳手 总是和 快门按钮 连锁 即只有扳下 快门上弦扳手 后再 按下 快门按钮 快门才会动作 与此同时 快门上弦扳手 跳起复原 这就保证了扳动 一次 快门上弦扳手 快门只能打开一次 若快门未打开过 则 快门上弦扳手 不能再 扳动 从而可避免在一张底片上重复曝光或跳过 由于这种连锁关系 扳下 快门上弦扳 手 后 就不能再改变快门开启时间 即不能再调节 快门速度调节旋钮 否则会损坏内 部机件 3 根据当天的光照条件 胶卷的感光度及物体的反光能力 选取适当的快门速度和 光圈数 可参考胶卷包装纸盒内的 曝光参考表 表 24 1 附表 调整拍摄距离 调焦 后进行实拍 记下数据 4 拍摄完毕 按下相机底部倒片按钮 将倒片手轮翻出 依箭头方向卷动直到阻力 突然消失 打开后盖 取出胶卷 2 冲洗胶卷 冲洗是得到优质底片的重要环节 操作中要避免意外曝光和显影不足或过度等错误 其 程序为水洗 30s 显影 10 16min D 76 停显 30s 定影 10 15min 水洗 15min 晾干 显影时可用冲洗盘或冲洗罐显影 定时搅动 冲卷应在全暗条件下进行 必要时可短时在暗绿色安全灯下检查效果 显影 定影时间应根据温度 药液新旧程度 曝光强弱和影调要求等来确定 3 放大 135 底片画幅小 需要放大 放大时 将负片置于放大机的底片夹中 调节物镜与放 大纸的距离 聚成清晰的影像 经过光源的照射 使负片的影像光线通过镜头投射到放大 纸上 曝光后放大纸产生 潜影 再经过显影 定影 水洗 晾干等处理 可得到放大的 与拍摄景物影调相同的照片 照片的放大倍数可通过改变镜头与放大纸间的距离来调节 在放大过程中 调整焦距与曝光时间是两个重要环节 会影响到放大效果和照片的质 量 调焦时 可以看画面线条是否分明 人物眼睛 头发等是否清晰 曝光可以采用梯级 式曝光试样 从中选择正确的曝光时间 再正式放大曝光 对于试样 一定要认真 不可 马虎 这是决定放大效果的关键 1 熟悉放大机的结构和使用方法 见图 24 4 2 将底片药膜面朝下装入底片夹 注意底片和底片夹一定要清洁 不能有尘土 织物纤维等 3 开启放大机光源 调节灯室高低和聚焦旋钮 使在载纸板上呈现一清晰的像 且大小符合要求 必要时可对画面进行剪裁 调焦时 镜头光圈尽量开大 调焦完毕后 应将光圈缩小至少两档 4 转过镜头下的红色滤光片 使红光照在载纸板上 放大纸药膜面朝上 放在影像 最重要的部位 压好 移去红色滤光片 用不同时间分段曝光 经冲洗后确定最佳曝光时 间 5 正式放大照片 放大纸曝光方法同上 并经显影 停显 定影 水洗 晾干 裁边得到黑白照片 记录数据 6 实验结束后 把显 停 定等药液分别倒回原瓶中 洗净所用器皿 做好卫生 清洁工作 注意事项 1 做好照相机的维护工作 谨防碰撞和剧烈震动 照相机镜头和放大机镜头是精密 光学元件 切勿用手摸或用手帕 纸等擦拭 2 快门速度不能调节在两档速度之间 扳下 快门上弦扳手 后 切勿再调节 快门速度调节旋钮 以免损坏相机 3 每次用完相机后 应将快门处于释放松弛状态 并将光圈开