Матеріалознавство Урок 5-6
центри світлочутливості.
Утворення центрів прихованого зображення під дією кванта світла.
Щоб зрозуміти фотохімічний процес, який відбувається в галогенних солях срібла, треба розглянути дію світла на кристали лужно-галогенних солей.
Розглянемо дію світла на кристал хлористого натрію (кухонна сіль). Якщо безбарвний кристал хлористого натрію освітлювати ультрафіолетовим промінням, то він набуває жовто-коричневого кольору. Це пояснюється тим, що в кристалі відбувається фотохімічна реакція. Хлористий натрій має іонні кристалічні решітки, тобто у вузлах решіток чергуються позитивно заряджені іони натрію (Na+) і негативно заряджені іони хлору (СІ) Квант світла (hv) відриває електрон від негативно зарядженого іона галогену, перетворюючи його в атом: СІ- + hv — СІ + е
Вільний електрон нейтралізує найближчий позитивно заряджений іон натрію, перетворюючи його в атом металу натрію: Na+ + е = Na.
Атомарний натрій, який утворився, зафарбовує кристал у жовто - коричневий колір. Аналогічна картина спостерігається і при дії світла на галогенне срібло.
Кристал галогенного срібла має кристалічні решітки типу хлористого натрію, тобто у їх вузлах чергуються позитивно заряджені іони срібла (Ag+) і негативно заряджені іони галогену (Hal-). При дії світла на галогенне срібло відбувається така сама фотохімічна реакція, як і описана вище. Різниця полягає лише в тому, що фотохімічна реакція в кристалі NaCl відбувається тільки під дією невидимого ультрафіолетового проміння, а в кристалі AgHal — під дією як ультрафіолетового, так і видимого фіолетового та синього.
Поглинутий квант світла вибиває електрон з іона галогену:
Hal- + hv = Hal -f-
Виділений електрон проходить по кристалічних решітках доти, поки його не захопить центр світлочутливості кристала (центри світлочутливості утворюються при виготовленні фотографічної емульсії). У кристалах утворюються негативно заряджені ділянки. Крім того, у них завжди є так звані міжвузлові іони срібла, що блукають по кристалічних решітках. Вони зриваються з своїх місць внаслідок теплового руху. Негативно заряджені ділянки притягують ці іони срібла, нейтралізують їх
Ag+ + е = Ag,
і вони осідають на центри світлочутливості, збільшуючи їх розміри і перетворюючи у центри прихованого зображення. Окремі атоми Hal об’єднуються в молекули На12, виходять з кристала і поглинаються желатином.
Кристалічні решітки бромистого срібла: світлі кружки — іони срібла; темні — іони брому
Отже, у частинках галогенного срібла відбувається фотохімічна реакція утворення прихованого зображення. Прихованим воно називається тому, що зовні непомітно ніяких змін фотоматеріалу.
Щоб це зображення зробити видимим, потрібна хіміко-фотографічна обробка фотоматеріалу.
За теорією прихованого зображення, яку ми розглянули (це теорія англійських фізиків Р. Герні і Н. Мотта), явище невзаємозаміщення у фотошарах пояснюють так: при дуже коротких видержках виділений під дією кванта світла електрон не встигає нейтралізувати іон срібла до виділення наступного електрона. Оскільки центр світлочутливості залишається негативно зарядженим, то новий електрон відштовхується від нього і не осідає на центрі світлочутливості. При великих витримках одноатомні центри прихованого зображення руйнуються. Встановлено, що одноатомні центри існують лише частки секунди, а потім знову розпадаються на електрони та іони срібла. Якщо за цей час до центра світлочутливості встигне підійти другий електрон, то утворюється і другий атом срібла. Двоатомні центри існують досить довго.
Якщо вільні електрони виникають дуже рідко, що спостерігається при малій освітленості і великих видержках, то до моменту приходу другого електрона перший атом встигає розпастися.
При зберіганні експонованого фотоматеріалу в нормальних умовах приховане зображення зберігається, як правило, тривалий час. Але якщо фотоматеріал зберігається при підвищеній температурі і надмірній вологості, при наявності шкідливих парів і газів, воно ослаблюється і може зовсім зникнути. На деяких матеріалах приховане зображення швидко зникає.
Є способи підсилення (латенсифікації) прихованого зображення. Латенсифікацію можна провести дією деяких газів, наприклад S02, парою ртуті, а також дією світла слабкої інтенсивності. В усіх випадках центри прихованого зображення збільшуються в розмірах і набувають здатності проявлятися. Недоліками цих способів є збільшення вуалі.