Презентація на тему:
пр

ХІМІЧНА ДІЯ СВІТЛА TRINITI

План Вступ Хімічна дія світла Фотографія Дещо з історії фотографії Перші в світі знімки Вдосконалення і розвиток фотографії Висновок Використана література

Вступ Квантовим законам підкоряється поведінка всіх мікрочасток. Але вперше квантові властивості матерії були виявлені при дослідженні випромінювання і поглинання світла. Поглинається і випромінюється електромагнітна енергія окремими порціями. Це підтверджується явищем фотоефекту (виривання електронів з речовини під дією світла). При випромінюванні і поглинанні світло виявляє корпускулярні властивості, в процесі розповсюдження - хвилеві властивості. Згодом було встановлено існування корпускулярно-хвильового дуалізму у всіх елементарних частинок. Сама ж світлова частинка була названа квантом світла або фотоном. Світло надає тиск на перешкоди, хоча і дуже мале. Воно вперше було виявлене і зміряне російським фізиком П.Н.Лебедевим. Під дією світла відбуваються також багато хімічних реакцій.

Хімічна дія світла Будь-яке перетворення молекул є хімічний процес. Хімічні процеси, що протікають під дією видимого світла і ультрафіолетових променів, називаються фотохімічними реакціями. Світлову енергію досить для розщеплювання багатьох молекул. У цьому виявляється хімічна дія світла. До фотохімічних реакцій відносяться: фотосинтез вуглеводів в рослинах, розпад бромистого срібла на світлочутливому шарі фотопластини, взаємодія хлора з воднем на світлу з утворенням HCl і багато що інше. Вицвітання тканин на сонце і утворення загару ( потемніння шкіри людини під впливом ультрафіолетових променів) – це теж приклади хімічної дії світла.

Процес фотосинтезу Найважливіші хімічні реакції під дією світла і сонця відбуваються в багатьох мікроорганізмах, траві, зеленому листі дерев і рослин, що дають нам пищу і кисень для дихання. Листя поглинає з повітря вуглекислий газ і розщеплює його молекули на складові частини: вуглець і кисень. Відбувається це в молекулах хлорофілу під дією червоних променів сонячного спектру. Цей процес називається фотосинтезом. Хлорофіл – зелений пігмент, що зосереджений в хлоропластах і знаходиться в неміцному стані з білковими речовинами. Наявність хлорофілу є необхідною умовою фотосинтезу, тобто створення органічної речовини з вуглекислоти і води за участю сонячного світла. Ці багаті енергією органічні речовини служать їжею для всіх інших організмів і забезпечують існування на Землі всього органічного світу. В результаті фотосинтетичної діяльності рослин в минулі геологічні епохи в надрах і на поверхні Землі накопичилися величезні запаси відновленого вуглецю і органічних продуктів у вигляді кам'яного вугілля, нафти, горючих газів, сланців, торфу, а атмосфера збагатилася киснем. Фотосинтез може протікати тільки під дією світла певного спектрального складу. У вивченні будови і значення хлорофілу видне місце займають роботи великого російського ученого К.А.Тімірязева. Механізм фотосинтезу ще не з'ясований до кінця.

Фотографія Хімічна дія світла лежить в основі фотографії. Слово “фотографія” походить від грецького “фото” – світло, “графо” – малюю, пишу. Фотографія – малювання світлом, світлопис – була відкрита не відразу і не однією людиною. У цей винахід вкладена праця учених багатьох поколінь різних країн світу. Люди давно прагнули знайти спосіб отримання зображень, який не вимагав би довгої і утомливої праці художника. Деякі передумови для цього існували вже у віддалені часи.

Дещо з історії фотографії Камера-обськура З незапам'ятних часів, наприклад, було відмічено, що промінь сонця, проникаючи крізь невеликий отвір в темне приміщення, залишає на площині світловий малюнок предметів зовнішнього світу. Предмети зображаються в точних пропорціях і квітах, але в зменшених, в порівнянні з натурою, розмірах і в перевернутому вигляді. Це властивість темної кімнати (або камеры-обскуры) була відома ще старогрецькому мислителеві Арістотелю, що жив в IV столітті до наший ери. Принцип роботи камеры-обскуры описав в своїх працях видатний італійський учений і художник епохи Відродження Леонардо да Вінчі. Прийшов час, коли камерой-обскурой почали називати ящик з двоопуклою лінзою в передній стінці і напівпрозорим папером або матовим склом в задній стінці. Такий прилад надійно служив для механічної зарисовки предметів зовнішнього світу. Перевернуте зображення достатньо було за допомогою дзеркала поставити прямо і обвести олівцем на листі паперу. В середині XVIII століття в Росії, наприклад, мала розповсюдження камера-обскура, що носила назву “Махина для зняття першпектив”, зроблена у вигляді похідного намету. З її допомогою були документально відображені види Петербургу, Петергофа, Кронштадта і інших російських міст. Це була “фотографія до фотографії”.

Основний закон фотохімії Одним з найбільш важливих внесків в створення реальних умов для винаходу способу перетворення оптичного зображення в хімічний процес в світлочутливому шарі послужило відкриття молодого російського хіміка-любителя, згодом відомого державного діяча і дипломата, А.П.Бестужева-рюміна і німецького анатома і хірурга І.Г.Шульце. Займаючись в 1725 р. складанням рідких лікувальних сумішей, Бестужев-рюмін виявив, що під впливом сонячного світла розчини солей заліза змінюють колір. Через два роки Шульце також представив докази чутливості до світла солей брому. На безперечний зв'язок фотохімічного перетворення в речовинах з поглинанням світла вперше вказав в 1818 р. російський учений Х.І.Гротгус. Він встановив вплив температури на поглинання і випромінювання світла, причому довів, що пониження температури збільшує поглинання, а підвищення температури збільшує випромінювання світла. У своїх повідомленнях Гротгус чітко сформулював думку про те, що тільки ті промені можуть хімічно діяти на речовину, які цією речовиною поглинаються. Це положення з часом, вже після відкриття фотографії, стало першим, основним законом фотохімії. Незалежно від Гротгуса ту ж особливість встановили в 1842 р. англійський учений Д.Гершель і в 1843 р. американський професор хімії Д.Дрейпер. Тому історики науки основний закон фотохімії називають нині законом Гротгуса – Гершеля – Дрейпера. Для розуміння і задовільного пояснення цього закону важливу роль надалі зіграла теорія Планка, згідно якої випромінювання світла відбувається переривисто певними і неподільними порціями енергії, званими квантами.

Перші в світі знімки Цілеспрямовану роботу по хімічному закріпленню світлового зображення в камері-обскуре учені і винахідники різних країн почали тільки в першій третині минулого сторіччя. Якнайкращих результатів добилися відомі тепер всьому світу французи Жозеф Нісефор Ньепс, Луї-Жак Манде Дагер і англієць Вільям Фокс Генрі Тальбот. Їх і прийнято вважати винахідниками фотографії.

Знімок Ньепса Ньепс першим в світі закріпив “сонячний малюнок”. Він орієнтувався на використання властивості асфальту, тонкий шар якого на освітлених місцях твердне. У одному зі своїх експериментів Ньепс наносив розчин асфальту в лавандовому маслі на поліровану олов'яну пластинку, яку виставляв на сонячне світло під напівпрозорим штриховим малюнком. У місцях пластинки, що знаходилися під непрозорими ділянками малюнка, асфальтовий лак практично не піддавався дії сонячного світла і після експозиції розчинявся в лавандовому маслі. Після того, що подальшого труїть і гравірування пластинку покривали фарбою. Світло задубливал лак в освітлених місцях, а лавандове масло вимивало незадубившиеся ділянки лаку, внаслідок чого виникало рельєфне зображення, яке використовувалося як кліше для отримання копій з оригіналу. Покриті лаком пластинки також застосовувалися разом з камерой-обскуры для формування міцних светописных зображень. У 1826 р. Ньепс за допомогою камеры-обскуры отримав на металевій пластинці, покритій тонким шаром асфальту, вигляд з вікна своєї майстерні. Знімок він так і назвав – геліографія (сонячний малюнок). Експозиція тривала вісім годин. Зображення було вельми низької якості, і місцевість була ледве помітна. Але з цього знімка почалася фотографія.

Знімок Дагера Одночасно з Ньепсом над способом закріплення зображення в камері-обскуре працював відомий французький художник Дагер, автор знаменитої паризької діорами. Робота над світловими картинами наштовхнула його на думку закріпити зображення. Ньепс спільно з Дагером почав роботу по удосконаленню геліографії. На той час цей процес був вже модифікований: наносився шар срібла на металеві пластини і потім ретельно очищена поверхня срібла оброблялася парами йоду. В результаті такої обробки на дзеркальній поверхні пластинки утворюється тонка кристалічна плівка иодида срібла – речовини, чутливої до світла. Після смерті Ньепса в 1833 р., Дагер настільки удосконалив методику Ньепса, що міг отримувати зображення значно більшої яскравості. Він зняв досить складний натюрморт, складений з творів живопису і скульптури. Цей знімок Дагер передав потім де Кайе, хранителеві музею в Луврі. Автор експонував срібну пластинку в камері-обскуре протягом тридцяти хвилин, а потім переніс в темну кімнату і тримав над парами нагрітої ртуті. Закріпив зображення за допомогою розчину куховарської солі. На знімку добре проработались деталі малюнка як в светах, так і в тінях. Свій спосіб отримання фотозображення винахідник назвав власним ім'ям – дагеротипия – і передав його опис секретареві Паризької Академії наук Домініку-Франсуа Араго. На засіданні Академії 7 січня 1839 р. Араго урочисто доповів вченим зборам про дивовижний винахід Дагера, заявивши, що “відтепер промінь сонця став таким, що слухняним малює того, що всього оточує”. Учені схвально прийняли звістку, і цей день назавжди увійшов до історії як дня народження фотографії.

Вдосконалення і розвиток фотографії Значний внесок до досягнення фототехніки внесли такі учені, як французи Ф.Фізо, А.Клоде, угорець Й.Петцваль, російський А.Греков, американець С.Морзе і багато інших. Період дагеротипии проіснував недовго. Зображення на срібній пластинці коштувало дорого, було дзеркально оберненим, виготовлялося в одному екземплярі, розглядати його із-за блиску було украй скрутно. Калотіпний спосіб володів великими достоїнствами, тому він і отримав подальший розвиток. Вже в кінці 40-х років минулого століття винахідник з сім'ї Ньепсов – Ньепс де Сен-віктор – замінив в цьому способі негативну підкладку з паперу склом, покритим шаром крохмального клейстеру або яєчного білка. Шар очувствили до світла солями срібла. У 1851 р. англієць С.Арчер покрив скло коллодионом. Позитиви почали друкувати на альбумінному папері. Фотографії можна було розмножувати. Ще через два з невеликим десятиліття Річард Меддокс запропонував зйомку на сухих броможелатиновых пластинках. Таке удосконалення зробило фотографію спорідненої сучасної. У 1873 р. Г.Фогель виготовив ортохроматичні пластинки. Пізніше були сконструйовані об'єктиви-анастигмати. У 1889 р. Д.Істмен налагодив виробництво целулоїдних плівок. У 1904 р. з'явилися перші пластинки для кольорової фотографії, випущені фірмою “Люмьер”. Фотографія наших днів – це і область науки про неї самої і область техніки, це методи дослідження і документації, “дзеркало пам'яті” народів, це різні види прикладної діяльності.

Будова чорно-білих фотоматеріалів Фотоматеріали (плівки, пластинки, папери, тканини) складаються з підкладки (основи), на яку наносять підшар, світлочутливий емульсивний і протиореольний шари. Емульсивний шар містить мікроскопічно малі світлочутливі кристали – галогенід срібла, - рівномірно розподілена в желатині і створююча оптична щільність – почорніння. Желатину – прозора склеювальна речовина білкового походження, яке зв'язує кристали галогеніду і кріпить їх до підкладки. Підшар у фотоплівках і фотопластинах служить для утримання емульсивного шару на підкладці, у фотопаперах – для оберігання проникнення емульсії в пористу структуру паперу. Протиореольний шар призначений для поглинання променів, що пройшли через плівку і створюють при віддзеркаленні від внутрішньої поверхні підкладки ореоли. Фарбник протиореольного шару поглинає промені тих квітів, до яких матеріал найбільш чутливий. Емульсивний шар також піддається протиореольною прокраске. Протиореольні фарбники руйнуються і виводяться при обробці. Вони додають фотоматеріалам легке забарвлення різного тону.

Будова кольорових фотоматеріалів Кольорові фотоматеріали містять три основних світлочутливих шаруючи. Кольорова негативна плівка призначена для отримання кольорового негативного зображення. Вона складається з наступних шарів: Перший шар – синечувствительный – містить в собі компоненту, що дає в процесі кольорового прояву жовтий фарбник. Випромінювання зеленої і червоної зон спектру не впливають на цій шар. За першим шаром розташований фільтровий жовтий підшар. Він нейтралізує дію активною синій зони спектру на нижні світлочутливі шари. Другий шар – зеленочувствительный – містить компоненту, що дає пурпурний фарбник. Третій шар – красночувствительный – містить компоненту, що дає блакитний фарбник. Зелений протиореольний шар нанесений на зворотну сторону підкладки. Він поглинає весь червоний колір, що дійшов до неї, виключаючи можливість ореолів.

Технологія отримання фотографічного зображення Технологія отримання фотографічного зображення складається з етапів, кожен з яких визначає якість майбутнього зображення. Перший етап – фотографічна зйомка. На цьому етапі отримують спочатку оптичне і приховане фотографічне зображення. Уміле виконання робіт на цьому етапі перш за все зумовлює художньо-естетичні достоїнства знімка. Другий етап – негативний процес. В результаті ряду операцій хіміко-фотографічної обробки на цьому етапі отримують негативне видиме зображення, в якому місце світлих ділянок займають темні і навпаки. Позитивне зображення, тобто власне фотографічний знімок, отримують на етапі позитивного процесу. На позитиві вже правильно передається розподіл світлих і темних тонів. Існують і інші технологічні схеми отримання фотографічного зображення, але описана схема застосовується найширше.

Фотохімічні реєструючі процеси Фотографічний процес – це фотохімічний процес. Зерна галогенідів срібло, що складається з впорядковано розташованих атомів срібла і галогену (напр., хлора), при експозиції на світлу руйнуються під дією декількох фотонів. Падаючий фотон розриває зв'язок між атомами срібла і хлора в молекулі, і в результаті звільнений атом срібла з'єднується з іншими атомами срібла на поверхні зерна. Крихітна плямочка срібла, що утворилася, є носієм інформації про те, що світло експонувало цю частину плівки. Зображення не буде видимим, навіть якщо його розглядати на світлу. На стадії прояву експоновані зерна галогеніду срібла перетворюються на зерна срібла, а з тими зернами, які не піддавалися дії світла, такого перетворення не відбувається. В результаті створюється видиме негативне зображення. Оскільки неекспоновані зерна галогеніду срібла все ще світлочутливі, необхідно їх або видалити, або перетворити на будь-яке з'єднання, нечутливе до світла. У звичайному процесі фіксації неекспонований галогенід срібла віддаляється. Стадія прояву є процесом значного посилення, яке унікальне серед багатьох фотохімічних процесів. Тільки фотохімічний процес в оці характеризується великим посиленням у стадії прояву.

Один з давно відомих фотохімічних процесів – світлокопіювання – часто використовується для розмноження креслень. Це процес, в якому солі тривалентного заліза перетворюються на солі двовалентного заліза під впливом електромагнітного випромінювання. У одному з різновидів цього процесу папір покривається железоаммониевой сіллю лимонної кислоти і калієвою сіллю залізосинеродистої кислоти. Потім папір експонується на дуже яскравому світлу, такому, що проходить крізь креслення на кальці, до тих пір, поки не утворюється слабке зображення. Там, де світло потрапляє на папір, з'єднання тривалентного заліза переходять в з'єднання двовалентного заліза. При зануренні паперу у воду для прояву з'єднання тривалентного заліза перетворюються на синеокрашенное цианидное з'єднання, утворюючи негативне зображення. У цьому процесі не вимагається фіксації, хоча зображення не особливе стабільно протягом тривалого часу. За допомогою такого процесу при використанні інших хімічних сполук може бути отриманий позитив. Стадія прояву в процесі світлокопіювання викликає зміну кольору, але вельми незначне. Діазопроцесс – ще один фотохімічний процес, широко вживаний для отримання копій. У одній з його форм певна діазосполука (органічна сполука), речовина, регулюючий прояв (зазвичай кислота), а також фарбник використовуються для освіти на папері середовища, що створює зображення.

Основні принципи фотографічного процесу Стандартний фотографічний процес може бути стисло викладений таким чином. Фотоплівка або фотопапір експонується у фотоапараті або у фотозбільшувачі. На поверхні зерен AGX, що поглинули значне число фотонів, утворюються найдрібніші крупинки срібла (центри прояву). Зерна, які недостатньо освітлювали, залишаються незмінними. Набором експонованих зерен є приховане зображення. Якби емульсію можна було розглядати на цій стадії процесу, то ніякого зображення не можна було б виявити неозброєним оком, оскільки частинки срібла дуже малі. Потім плівка (або папір) виявляється за допомогою вибраного відновника (проявника), який перетворює на чисте срібло зерна прихованого зображення. Частинки срібла діють як каталізатор в процесі прояву. Проявник є донором електронів, і в процесі прояву електрони приєднуються до позитивних іонів срібла, утворюючи атоми металевого срібла. Якщо іони срібла, що залишилися, не видалити або не зробити їх нечутливими до світла, подальша тривала експозиція на світлу перетворить їх на атоми срібла, руйнуючи зображення. В процесі фіксації неекспоновані, практично нерозчинні у воді частинки галогеніду срібла перетворюються на розчинні у воді з'єднання, які вимиваються з емульсії. Для припинення прояву між стадіями прояву і фіксації може використовуватися фіксаж, або гіпосульфіт, який часто містить кислоту, або може застосовуватися стоп-ванна. Фіксаж повинен бути підібраний так, щоб перетворити неекспоновані зерна галогеніду срібла на з'єднання, розчинні у воді, але не розчинити срібло зображення. І нарешті, плівка або папір промиваються для видалення побічних продуктів процесів прояву і фіксації. Якщо цього не зробити, побічні продукти з часом руйнуватимуть зображення. Для того, щоб зробити зображення довговічним, іноді застосовують спеціальні з'єднання для нейтралізації гіпосульфіту, що перетворюють деякі продукти фіксації в безбарвні стабільні з'єднання. Це особливо важливо для фотографій, що є архівними документами.

Проявники Щоб проявити емульсію, тобто приховане зображення перетворити на видиме, необхідно вибрати відновник, щоб проявити до срібла зерна, які експонувалися на світлу, і зберегти незмінними зерна, які не експонувалися. Якщо плівку тримати в проявнику тривалий час при достатньо високій температурі, то весь галогенід срібла буде перетворений на срібло. Для досягнення хорошого прояву треба використовувати відповідний проявник при певних температурах і часах обробки. Проявниками можуть бути як органічні, так і неорганічні сполуки, але в даний час головним чином застосовуються ароматичні з'єднання – похідні бензолу. Проявники у водних розчинах утворюють іони водню. Концентрація цих іонів впливає на швидкість відновлення проявником галогеніду срібла до металевого срібла. Концентрацію іонів водню можна регулювати введенням лугу в проявник під час приготування останнього. Такі луги називаються прискорювачами ( напр., карбонати натрію і калія, складні з'єднання бору і натрію). У проявник зазвичай додаються сульфітні з'єднання (напр., сульфіт натрію), іноді звані сульфітами. Основні функції сульфіту – діяти як очищувач від використаного проявника і як стабілізатор. Нарешті, більшість проявників містить сповільнювач (напр., бромід калія), який діє як противуалююча речовина. Проявляючі речовини. Амідол – одна з найактивніших проявляючих речовин, здатне проявляти без прискорюючих речовин, проте він дуже швидко окислюється киснем повітря і тому довго не зберігається в розчині. Гідрохінон – активна проявляюча речовина, що створює зображення з високою оптичною щільністю і контрастністю. Гліцин – діє дуже поволі, дає дуже м'які малоконтрастні негативи з хорошим опрацьовуванням деталей в тінях і з невеликою вуаллю. Метол - найбільш поширена проявляюча речовина, використовувана як окремо, в метолових проявниках, так і у поєднанні з гідрохіноном. Чисто метоловий проявник працює поволі, дає м'які негативи і використовується як вирівнюючий.

Обробка після прояву Після того, як плівка або папір проявлені, їх часто поміщають в слабокислий розчин (зазвичай 2%-ной оцетової кислоти), званий стоп-ванной. Стоп-ванна може містити бісульфітні з'єднання, які видаляють окислену проявляючу речовину і таким чином запобігають плямистому фарбуванню емульсії. На цій стадії процесу емульсія містить срібло і непроявлені галогеніди срібла. Якщо галогеніди срібла не видалити, то вони чорнітимуть при експонуванні на світлу. Для видалення продуктів прояву і фіксації плівка або папір повинні промиватися у великих кількостях води або в проточній воді: залишки використаного проявника утворюють плями на відбитку, а гіпосульфіт через тривалий час змінюється, приводячи до знебварвлення відбитку. Нарешті, відбиток або плівку треба висушити. Поліетіленірованная папір або плівка сушаться на повітрі. Часто, щоб прискорити процес сушки, емульсію обдувають нагрітим повітрям.

Висновок Сучасна фотографія знаходить все більше застосування в науці, техніці і повсякденному житті. На початкових етапах неможливо було передбачити, наскільки широкі будуть можливості використання фотографічного методу. Завдяки фотографії людство отримує зображення елементарних частинок, складових атом, і зображення земної кулі, Місяця і інших планет; зображення живої клітини і кристалічної решітки мінералів; вивчає процеси, що протікають за одну мільйонну частку секунди, і процеси, що тривають десятиліття. Разом з повсюдним застосуванням фотографії в науці і техніці найбільш давнього і масового поширення вона набула як вид мистецтва. Фотографія поєднує в собі оптику, точну механіку і тонку хімічну технологію, а з боку технічної і художньої – теорію композиції, естетику і теорію сприйняття.

Використана література Е.Мітчел “Фотографія”, Вид-во Мир, М., 1988 В.А.Горбатов, Е.Д.Таміцкий “Фотографія”, Вид-во Легпромбитіздат, М., 1985 “Короткий довідник фотолюбителя” під ред. Н.Д.Панфілова і А.А.Фоміна, 4-е видання Вид-во Мистецтво, М., 1985 4. Радянський Енциклопедичний словник, ред. А.М.Прохоров, Вид-во Радянська Енциклопедія, М., 1983