二十六照相技术11044.pdf

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1、 253 实验二十六 照相技术 Experiment 26 Photography technology 摄影作为艺术，已广泛地深入到我们的日常生活中。摄影作为技术，在生产实践和科学实验中发挥出越来越重要的作用。摄影作为一种实验技术，常用它来记录人眼不便观测的物理现象，并记录保存以供研究。例如 X 光、光谱分析、核物理、全息、高能粒子、爆炸过程、高速运动的研究等都离不开摄影，学好照相技术是最重要的基础训练之一。实验目的 Experimental purpose 1 了解光学照相、印相、放大和底片冲洗的基本原理。2 初步掌握照相及暗室的技术。实验原理 Experimental principle

2、 本实验仅对拍摄、冲洗和印相的基本原理和方法作一般性介绍。1 光学照相机(optical camera)图 1 海鸥光学照相机结构图 光学照相机种类繁多，但不论什么样的照相机皆由下列几个基本部分，即暗 254 箱、物镜、光圈、快门、取景测距装置等组成。下面以海鸥牌光学照相机（结构如图 4.26.1）为例，进行介绍。1)暗箱 照相机的暗箱就是机身，它的作用是把镜头与感光底片连为一体，而且在镜头与底片间形成一个暗箱，使镜头与底片间距大小刚好等于像距，并使这一距离是可调的。暗箱是绝对不能有漏光的地方。2)物镜（俗称镜头）物镜是由 46 片透镜胶合而成的，实际上是一个汇聚透镜。物镜是照相机最重要的部分

3、，它能最大限度地消除畸变，校正像差，具有比较高的分辨能力，使像清晰并与原物相符地呈现在感光底片上。镜头切不可用手触摸，即使灰尘，也只能用专用工具清除。设物镜的焦距为 f，物距为 s，像距为 s，则有 1/s-1/s=1/f，由上式可知，一旦相机内底片到物体的距离(s+s)确定后(s+s4f)，可以改变镜头的位置（即 s+s在不变的情况下，改变 s 和 s），或改变物镜焦距 f，使位于 s 处的物体清晰地成像在照相底片上，俗称“调焦”，所用的结构为调焦圈。调焦圈上有距离标度，要拍摄距相机一定距离的物体，就必须将镜头调到对应的距离刻度上。3)光圈 光圈实际上是进光时的孔径光栏。它是由一组薄金属片组

4、成的，如图 4.26.3所示。它安装在镜头的镜片之间，其通光孔径可以增大或缩小。光圈的作用像眼睛的瞳孔一样，可用来控制到达底片上的光通量，即曝光期间入射光强 I。光强I 与光圈的直径 d 的平方成正比，与像距的平方成反比。由于普通相机物距远大于象距，故象距与焦距基本上相等。因此光强 I 与光圈直径 d 以及镜头焦距 f 之图 2 调焦圈 255 间的关系为 2fdI d/f 称为镜头的相对孔径。由于d/f1故实用上取相对孔径的倒数 f/d 表示光圈的大小，称为光圈数，光圈数越大，实际光圈直径越小，照射在底片上的光强I 也小，像 就暗一些；反之像就亮一些。拍照时要按景物的明暗程度来决定适当的光圈

5、数。实验室备有的相机镜头标写着50mm，1:1.8，即表示该镜头的焦距为50mm，最大相对口径为8.11。最大相对口径越大，摄影速度越快，其镜片制作越困难，相机越好。通常相机镜头上刻有光圈数值1.8，2.8，4，5.6，8，11，11，16，22，这是一个以2为倍数的等比序列。显然，两相邻光圈数值对应在感光底片上的照度恰好相差一倍。图 2 中下部即为光圈调节圈，当前光圈数为16。4)快门 快门是控制底片曝光时间的装置，以秒为单位，一般有 1，1/2，1/4，1/8，1/15，1/30，1/60，1/125。1/250 等档。一般的相机都具有 B 门，有的还具有 T门。B 门是按下快门按钮时快门

6、打开，放开快门按钮时快门闭合，它适用于 1s 以上曝光时间。T 门是按一次快门按钮快门打开，再按一次快门闭合，在需要 10s 以上的长时间曝光才用到它。快门的动作是由弹簧的机械作用完成的，而弹簧是通过扳动“快门上弦扳手”（如图 4.26.4）来上紧（快门上弦扳手与过卷扳手为同一扳手），扳动一次这个扳手，快门只能打开一次，从而可避免在一张图 4 快门按钮及快门上弦扳手 图 3 光圈 256 底片上重复曝光，计时窗内数字增大一个。由于这是一种连锁装置，扳下快门上弦扳手后，就不能再改变快门开启时间，就是说要选择好曝光时间，然后再扳动扳手，否则容易损坏内部机件。5)取景测距装置 取景测距装置是用来选取

7、拍摄景物及其范围，并帮助正确调节距离以使景物能在底片上有清晰的像。相机的种类繁多，其取景测距装置也不尽相同，使用时可参考各自的说明书。不论什么型号的相机，其镜头外圈都刻有距离标度，拍摄时也可用来测距离，然后将镜头调到对应的距离刻度上即可。以上五个部分是一般照相机共有的，其中拍摄距离、光圈和曝光时间是相机上三个基本要素，使用相机时必须掌握。2 乳胶的感光特性(emulsions photobehavior)摄影过程中曝光的恰当与否对底片的质量有决定性的影响。底片上影像的黑度是随被摄物体的亮度变化而变化的，被摄物体上较亮部分在底片上黑度较大；反之黑度较小。底片上的黑度 D 取决于感光乳胶层上所接受

8、的光能量E（简称曝光量）。如果纵坐标代表底片的黑度D，横坐标表示底片曝光量的对数值，图 5 中曲线 ABCD 称乳胶的感光特性曲线。曲线中BC 部分是直线，表示底片上那一部分的黑度与曝光量的对数成正比关系。当曝光适当时（即曝光量介于 E1与 E2之间）底片上各处曝光量的对数值，即被摄物亮度变化与底片上相应部分的黑度成正比。因此，这个区域称正常曝光区。曲线AB 部分（EE2）称为过曝，表示曝光过度时曝光量与黑度的关系。有欠曝的底片印出的照片显得图 5 乳胶的感光特性曲线 257 色调晦暗，景物中暗与更暗部分一片漆黑，层次不清，只有强光部分有影纹。用过曝底片印出的照片色调过分明亮，景物中亮与更亮部

9、分层次不清，一片死白。只有把曝光量控制在“正常曝光”区才能得到黑白分明、层次清晰的照片，所以摄影时必须正确地控制曝光量使其在正常曝光区域。曝光量代表感光乳胶吸收的总的光能量 E。若以 I 表示曝光时底片上照度，t 为底片的曝光时间，则有 ItE 上式表明，曝江量等于底片的曝光时间与照度的乘积。改变I 与 t 都能控制曝光量。一般照相机中 I 是靠改变光圈直径来控制的，t 则是通过改变快门速度来控制的。因此，要使曝光量正常，必须选择适当的光圈与快门值，以使曝光量在黑度曲线的直线部分。3 印相箱与放大机(printing box and enlarging camera)负片（底片）的黑白层次与被

10、摄物为正好相反，要得到与实物黑白相同的相片需经晒印或放大。印相就是把负片和未曝光的相纸（涂有感光乳胶）贴在一起，在印相机上用白光曝光，然后经显影、水洗、定影、再水洗后，在上光机上烘干上光，得到黑白与负片相反、明暗与实物相同的普通照片。图 6 是曝光箱构造示意图。如需要比负片大的相片，可利用图 7 所示的放大机。放大机的物镜使负片在一定的距离处成一个放大的像。将放大纸（涂有感光乳胶）放在像平面上进行曝光，再经显影、水洗、定影、水冲、上光后得到一张放大的相片。把放大机的机身上升或下降，改善像距，就可以得到合意的放大倍数。从图 6 曝光箱构造示意图 图 7 放大机 258 原理上讲，放大机就是一部特

11、殊的照相机，二者都是利用透镜成像的原理制成的。无论印相或放大都必须在暗室进行。要求学员遵守暗室操作规程，防止出现事故。印相或放大的曝光时间和放大时所选用的光圈数要视放大纸以及底片的特性所决定，必须用小片纸进行实验后，才能确定。严禁用大块相纸碰运气。4 底片的感光速度及相纸的选择(emulsion speed of the film and selection of the printing paper)底片的感光速度是指底片在曝光和冲洗后变黑到适当程度所需要的曝光量。如果知道感光速度就能根据拍摄条件确定曝光量（即选取光圈和快门速度值）。拍摄静物或正常照明条件下的摄影一般选取21底片。如果拍摄运

12、动物体或照明条件较差，则选取感光速度大一些的，如 24或 28底片。感光速度的大小由感光乳剂中 AgBr 晶粒的大小及加入“敏化剂”的种类和用量来决定。感光速度的标准，各国制定的不同。下面列出几个国家的换算表：感光速度换算表 GB（中国标准）15 17 18 21 22 24 28 DIN（德国标准）15 17 18 21 22 24 28 ASAC（美国标准）25 40 50 100 125 200 500 TOCT（俄国标准）22 32 45 90 100 180 400 按照我国的标准，GB 底片每增加 3底片的感光速度增加一倍。相纸的选择。在洁白而坚硬的纸上涂上一层卤化银乳剂就成了相纸

13、。相纸分印相纸和放大纸两种，它们的乳剂成分及“敏化剂”有些差别，前者卤化银粒较细，后者较粗。印相纸感光速度慢，放大纸感光速度快。印相纸和放大纸根据其反差的大小都分为 1、2、3、4 号。底片反差的大小与景物的明暗、曝光时间、显影处理等因素有关。相纸的号数越大，反差越大。印相和放大时应根据底片的反差情况来选取适当的相纸号数。如果底片反差小就要选用号数大的相纸。现将选配原则列表如下：259 底片反差程度 相纸性能 所得结果 强 软（1 号）反差正常 中 中（2、3 号）反差正常 弱 硬（4 号）反差正常 实验任务 Experimental assignment 1 以实物参照附录 1 熟悉照相机的

14、构造和拍摄过程。2 按要求装好底片。3 拍摄 拍摄室外景物，有取景、合理利用自然光、测距、调焦、根据光线强弱合理选取光圈与快门等，一切选取恰当即可曝光。如果是翻拍资料，应将相机固定在翻拍架上，镜头上加近拍器，布置调整光源使被摄资料照度均匀（注意：光线应从 45角入射），选取适当的光圈与快门，调焦使影像清晰，然后进行曝光。4 利用显影罐或在暗室中冲洗底片。记下显影、定影时间。按下面顺序自左至右进行：显影水洗定影水洗 5 印相、放大 印相是利用透过底片的光线使相纸感光，成为和底片明暗相反和实物明暗相同的照片。它仍包括曝光、显影、定影、水洗等过程。将底片药膜面向上置于印相机玻璃上，用黑框将不需要部分

15、盖住，再将印相纸药膜向下紧压在底片上。打开印相机光源，曝光，然后进行显影、定影及水洗处理。放大时要将底片夹在放大机的夹片器上，将底片药膜面向下，调节放大机镜头高低，得到大小合适清晰的像后，熄灭灯后放置放大纸，放大纸药膜面向上（根据底片反差大小确定放大纸的号数）。根据底片厚薄及放大尺寸选择光圈及曝光时间。显影时可开红灯，观察显影情况。注意：红灯下看照片时影调要偏深一些，260 这样在白光下看时方才合适。仍按曝光、显影、定影及水洗等过程处理，最后在烘干机上烘干。6 认真总结你所拍摄的照片成败情况，如果有问题，它是出在哪个环节？思考题 Exercises 1 照相机有哪些主要结构，使用照相机时要注意

16、些什么？2 什么是景深？它和光圈大小有何关系？3 要拍好一张照片的关键是什么？关键词 Key words 照相机camera，胶卷film，放大机enlarger，照片photograph，景深depth of field，拍摄 screen，光圈 aperture，曝光 exposal，显影 develop，定影 fixation，烘干 drying，放大 blowup，透镜 lens，焦距focus，快门shutter，曝光 exposure 261 附录 显影液和定影液的配方 1D72 显影液（底片、相纸通用）投放次序 药 品 数 量 作 用 1 温水（3050）750ml 溶剂 2 米

17、吐尔 3.1g 显影剂、快速还原剂、影像软 3 无水亚硫酸钠 45g 保护剂、防止药液氧化、显出银粒细小 4 对苯二酚 12g 慢速显影剂，显出影像硬 5 无水碳酸钠 67.5g 促进剂 6 溴化钾 1.9g 抑制剂、防止产生灰雾 加水至 1000ml 显影液原液。显影温度为 20时，底片显影时间 34min，照片上显影时间 12min（显出影像为准）。冲底片用显影液为原液加一倍水，洗照片用显影液，原液加二倍水。2D76 微粒显影液（用于底片）投放次序 药 品 数 量 作 用 1 温水（52）750ml 2 米吐尔 2g 显影剂 3 无水亚硫酸钠 100g 保护剂 4 几奴尼（对苯二酚）5g

18、慢速显影剂 5 硼砂 2g 促进剂 待各药品完全溶解后，加水至 1000ml。3F5 酸性坚膜定影液（底片，相纸通用）投放次序 药 品 数 量 作 用 1 热水（6070）600ml 2 结晶硫代硫酸钠 240g 定景剂（溶去未感光的溴化银）3 无水亚硫酸钠 15g 保护剂（使硫代硫酸钠不宜分解）4 冰醋酸（28%）48ml 停显剂，中和显影液 5 硼砂 7.5g 坚膜剂 6 硫酸铝钾矾 15g 防止白色沉演 待药品溶解后，加水至 1000ml。在配制上述三种药液时，各药品必须严格按配方规定的温度、数量和投放次序溶解，必须是溶完一种，再投放下一种。为加速溶解，不断搅拌（切不可加热溶解）。新配好的显影液需静置 612h 方可使用。盛装显影液的瓶子，必须是深色，以防光照使药液失效。