عصر تصویر رنگی و سیاه سفید و تفاوت این دو با یکدیگر

دید کلی
پس از کشف ترکیبات رنکی حساس به رنگ‌های نور و فیلم سیاه و سفید پنکرومیک ، تکنیک عکاسی رنگی توسعه یافت و عمومیت یافتن آن به ظهور کوداکروم مربوط می‌شود که در سال ۱۹۳۵ در دسترس مصرف کنندگان قرار گرفت.

تاریخچه
در سال ۱۶۱۱ دومینیس نشان داد که نور مرئی از سه نور اساسی قرمز ، سبز و آبی ، تشکیل شده است که به آنها رنگهای اولیه می گویند .این مفهوم در توسعه نظریه عکس رنگی و عکاسی رنگی بسیار مفید واقع شد و در سال ۱۸۶۱ این عقیده کم کم قوت گرفت که برای توسعه تصویر رنگی ، یک فیلمی از سه لایه باید ساخت که هر لایه آن نسبت به یکی از سه رنگ اولیه حساس باشد. این نظریه توسط ماکسول دانشمند معروف انگلیسی ارائه شد و هم او بود که اولین عکس رنگی را گرفت. و نتایج به دست آمده توسط وی بعدها با نظریه جدید مربوط به این فن ، کاملا مطابقت داشت.

تولید عکس رنگی
برای تولید عکس رنگی از سیستم فیلتر رنگ‌های اولیه استفاده می‌شود. این رنگها از طریق جذب نورهای اولیه توسط ترکیبات رنگی روی فیلم به وجود می‌آید. به این ترتیب که اگر یک ترکیب رنگی فقط رنگ اولیه نور را جذب کند، رنگ باقیمانده ، آبی متمایل به سبز (سیان) خواهد بود، اگر نور آبی جذب شود، رنگ زرد و اگر نور سبز جذب شود رنگ قرمز متمایل به آبی (مگنتا) ظاهر می‌شود.

هرگاه آمیزه کاملی از رنگهایی که بتوانند رنگهایی اولیه معینی را که در طول فرآیند ظهور در امولسیون عکاسی تشکیل شود جذب کنند، یک تصویر با رنگ دلخواه تولید می‌شود. برای مثال ، مخلوطی از مکنتا و سیان ، رنگ آبی را ظاهر می‌کند. زیرا مگنتا نور سبز و سیان را جذب می‌کند و فقط نور آبی از مخلوط سه نور باقی می‌ماند که می‌تواند عبور کند.

فیلم رنگی
بطور کلی ، یک فیلم رنگی شامل یک لایه کمکی و سه لایه امولسیونی حساس در مقابل رنگها می‌باشد. لایه حساس به رنگ آبی در بالا قرار دارد، زیرا که هالید نقره به نور آبی حساس است. بعد ، یک لایه زرد وجود دارد که نور آبی را جذب کرده و لایه امولسیونی پایینی را از نور آبی محافظت می‌کند.

این لایه‌ها همانند آنچه که سیانین در فیلم با نکروماتیک سیاه و سفید انجام می‌دهد، به کمک ترکیبات رنگی موجود در خود ، نسبت به رنگ‌ها حساسیت نشان می‌دهند. قابل توجه است که ترکیبات رنگی حساس به رنگها ، عموما عامل تولید رنگهای اولیه (قرمز ، سبز ، آبی) برای ایجاد رنگ در تصویرها نمی‌باشند. بلکه رنگ تصویرها از فرآیندهایی که بر روی فیلم رنگی انجام می‌گیرد، ظاهر می‌شود.

ظهور رنگ
بیشتر فیلمهای رنگی به کمک یک فرآیند رنگی حاصل از ترکیبات رنگی موجود در فیلم ظاهر می‌شوند که نخستین بار در سال ۱۹۱۲ توسط فیشر شیمیدان آلمانی کشف شد. اساس این فرآیند اکسیده شدن ماده ظاهر کننده و تبدیل آن به یک جسم رنگ ساز است، که این ترکیب در واکنش با مولکول همتای خود ، رنگ مورد نظر را به وجود می‌آورد. در بعضی از فیلمهای رنگی نظیر کوداکروم (II) ، مولکول همتا در محلول ظهور حل شده و در مجاورت دانه‌های هالید نقره ، با مولکول رنگ ساز ترکیب می‌شود.

در برخی دیگر از فیلمهای رنگی مانند کوداکروم ، اکتاکروم ، آننسکوکروم ، مولکولهای همتا به طور یکنواخت در لایه‌های امولسیونی توزیع شده و در آن جسم رنگی مورد نظر را تشکیل می‌دهند.

ظاهر کننده‌های رنگی عموما از نوع آمین‌های جانشین شده‌اند. برای تولید رنگ سیان در فرآیند ظهور ، یک ترکیب فنولی مانند آلفا نفتول به صورت یک همتا عمل می‌کند. به منظور تغییر میزان حلالیت و افزایش سرعت ظهور ، در ساختار ظاهر کننده‌ها تغییراتی توسط متخصصهای ظهور فیلم داده می‌شود. مشکلی که در اینجا وجود دارد این است

که مواد به کار رفته در محلول ظهور ، ممکن است برای بیشتر افراد حساسیت‌زا بوده و موجب بروز تورم در پوست دست آنها شود. از این رو ، همواره کوشش شده است با ایجاد تغییرات مناسب ، از میزان سمیّت و حساسیت‌زایی این محلول ظهور فیلم کاسته شود.

فرآیند کوداکروم
یک مثال جالب از سیستم عکاسی رنگی که بطور وسیعی به کار برده می‌شود، فرآیند کوداکروم می‌باشد. این فرآیند برگشت پذیر است، یعنی رنگ‌ها بر حسب ارزشهای صحیح آنها تولید می‌شوند و نه برحسب رنگهای مکمل یا منفی آنها. نخستین ماده ظاهر کننده در فرآیند کوداکروم ، یک ظاهر کننده فیلم سیاه و سفید بوده است.

عکس فوری
در سال ۱۹۴۷ ادوین.اچ .لند نوآوری خود را در زمینه تولید عکس در یک دقیقه ، اعلام داشت. از آن تاریخ به بعد فرآیند پولاروید برای این منظور جنبه عمومی پیدا کرد. در این فرآیند ، پس از گرفتن عکس ، فیلم پولاروید را به یک قطعه از کاغذ عکاسی تماس داده و بطور همزمان یک آمپول حاوی ماده ظهور و حلال نقره را شکسته و آن را روی فیلم پخش می کنند.

وقتی که ماده ظهور دانه‌های‌ها لید نقره در امولسیون فیلم را احیا (حلال نقره) ، با یون‌های نقره ظاهر نشده را جذب کرد. آن را به لبه‌های کاغذ عکاسی منتقل می کند. ماده ظهور در تماس با یون‌های نقره حذف شده ، آن را به نقره آزاد در تصویر مثبت تبدیل می کند.

تصویر رنگی در یک دقیقه
دوربین پولاروید می‌تواند در یک لحظه تصویر رنگی تولید می‌کند. فرآیندهای شیمیایی مربوط به تولید عکس رنگی شبیه تصاویر بهتر باید تعادل دقیق و ظریفی بین ظاهر کننده‌ها و ترکیبات رنگی برقرار شود. نوری که به فیلم می‌رسد، نخست به لایه امولسیونی حساس به رنگ آبی برخورد می‌کند.

بعد از عکس گرفتن عملیات ظاهر کردن فیلم با کشیده شدن آن بر روی یک حلقه دوار و همزمان با شکسته شدن یک لوله محتوی ماده بازی آغاز می‌شود.

رنگهای پولاکالر تشکیل شده در فیلم منفی در لایه حساس نوری می‌نشینند در صورتی که مولکولهای ظاهر کننده ، در بار توزیع می‌شود و در آنجا ضمن واکنش با تـثبیت کننده‌ها ، رنگهای کامل برای ایجاد یک تصویر مثبت را به وجود می‌آورد.

 

شیمی عکاسی
تاریخچه و سیر تحولی عکاسی
در سال ۱۷۲۷، “T.H.Schulze” با بعضی از ترکیبات نقره آزمایشهایی انجام داد. در حقیقت او می‌کوشید که تصویر صفحه مشبک را بر روی سطحی که پوشیده از مخلوط گچ ، نقره ، اسید نیتریک و سایر مواد شیمیایی بود، بوجود آورد. او دریافته بود که کلرور نقره ، یکی از مهمترین مواد در عکاسی ، بوسیله نور ، سیاه می‌شود.

در سال ۱۸۰۲ ، “Humphrey Davy” و “T.Wedgewook” ، سعی کردند تصویر سایه واری را با استفاده از نور و روش شولز بوجود آوردند. آنها از محلول نیترات نقره که روی کاغذ مالیده بودند، استفاده کرده ، جهت ثبت تصویر از دوربینی به نام آبسکورا (جعبه تاریک) استفاده کردند. این وسیله ، جعبه بدون منفذ و بسته ای بود که فقط در قسمت جلوی آن ، یک سوراخ کوچک یا یک عدسی ساده قرار داشت که تصویر را روی کاغذ می‌انداخت و این اولین باری بود که با استفاده از عدسی‌ها و فعل انفعالات شیمیایی ، ضبط تصور ممکن شد.

اما تصویر حاصل شده ، به علت آنکه که هنوز نمی‌دانستند چگونه املاح نقره اضافی را برای جلوگیری از سیاه شدن آن از بین ببرند، بعد از گذشت زمان تیره می‌شد. تا اینکه در سال ۱۸۳۷ توسط “J.B.Reade” خاصیت تیوسولفیت سدیم (هیپو) که مواد حساس به نور را در مناطق نور نخورده روی کاغذ زایل می‌ساخت، کشف شد. محلول هیپو با ترکیبات نقره ، ترکیباتی را بوجود می‌آورد که به راحتی در آب حل می‌شد و از روی فیلم و یا کاغذ ، زایل می‌گردید.

 

اولین عکس رنگی
اولین عکس رنگی نیز در تاریخ ۱۷ مه سال ۱۸۶۱ ، بوسیله Clerk Maxwellدر انجمن سلطنتی انگلستان به نمایش گذاشته شد. البته نمی‌توان گفت که عکس رنگی خوب و ایده آلی ارائه شد، ولی به هر حال با این کار ، فرایند روش رنگی توضیح داده شد. در سال ۱۸۷۰ ، “دکتر مارکس” ، طریقه ساختن امولسیونی را که با استفاده از ژلاتین و مخلوط کردن آن با برومورنقره بدست می‌آمد، معرفی کرد.

صفحات پوشیده از این امولسیون ، برای استفاده در دوربین به دست مصرف کنندگان می‌رسید. امروزه امولسیون تقریبا با همان روش قبلی آماده و مصرف می‌شود.

فرایندهای عکاسی
فرایندهای انجام شده برای ثبت تصویر در عکاسی ، عبارتند از: نوردهی ، ظهور ، ثبوت ، شستشو.
نوردهی
در نتیجه هدایت نور، خواه به وسیله دوربین عکاسی دلخواه و خواه بوسیله هر دستگاه عملی دیگر ، بر روی سطحی حساس ، تصویری دید آمده و ثبت می‌شود که “تصویر مخفی” نامیده می‌شود. تصویر مخفی ، قابل رویت نبوده و فقط با اعمال روشهای خاص بعدی یعنی عمل ظهور می‌توان آن را قابل رویت ساخت و در حقیقت ، زمانیکه مواد عکاسی (فیلم تخت ، فیلم حلقه‌ای ، کاغذ) در دوربین ،

اگراندلسیور یا دستگاه چاپ ، نور می‌بیند، هالوژنهای نقره درون امولسیون آنها به وسیله نور متاثر شده، موجب بروز فعل و انفعالات شیمیایی می‌شود و در نتیجه تصویر مخفی بوجود می‌آورد که بعدها در اثر عمل ظهور قابل رویت می‌شود.

امولسیون‌های عکاسی
خمیر مایه حاصل از پخش یکنواخت هالوژنهای نقره (کلرور نقره یا برمورنقره یا یدورنقره) ژلاتین را “امولسیون عکاسی” می‌نامند. تهیه امولسیون یکی از کارهای دقیق و حساس در عکاسی است و مراحل تولید آن به شرح زیر می‌باشد: معادله شیمیایی که اساس تولید امولسیون عکاسی می‌باشد، عبارت است از:
AgNO3 + KCl → AgCl + KNO3

برای تهیه امولسیون به شکل ساده آن ، محلول ده درصد نیترات نقره را به محلولی که شامل ژلاتین و کلرورپتاسیم است، افزوده و آن را به شدت به هم می‌زنند، به این ترتیب ، بلورهای بسیار ریز کلرور نقره (AgCl) به تدریج و به مقدار زیاد بدست می‌آید.

سپس امولسیون حاصل را تا میزان مشخصی که معمولا حدود ۹۰ درجه فارینهایت (۳۳ درجه سانتی‌گراد) است، برای چندین ساعت حرارت می‌دهند. طی این عمل بلورهای هالوژن نقره (کلرور نقره) که بسیار ریز و دارای حساسیت کم است در محلول حل شده ، به دانه های بزرگتر تبدیل می‌شوند که این دانه‌ها هم یکنواخت‌تر و هم نسبت به نور حساستر هستند.

کلیه این اعمال فقط با وجود ژلاتین قابل اجراست. برای تکمیل امولسیون ، مواد شیمیایی دیگری نظیر عامل سخت‌کننده جهت جلوگیری از شل شدن و حل شدن امولسیون در مراحل مختلف ظهور ، عامل حساس کننده جهت افزایش حساسیت امولسیون به رنگهای مختلف طیف نور و غیره به آن می‌افزایند.
سپس امولسیون آماده شده برای مصرف ، نسبت به نوع استفاده ای که از آن خواهد شد، روی سطوحی چون شیشه ، فیلم و کاغذ و غیره مالیده و بسته‌بندی می‌شود.

حساسیت هالوژن‌های نقره به نور
اگر در تهیه امولسیون ، به جای کلرورپتاسیم ، برمورپتاسیم بکار برده شود، برمورنقره (AgBr) و یا یدور نقره (AgI) تولید می‌شود که آنها نیز حساس به نور هستند. این سه ترکیب را هالوژنهای نقره می‌نامند که از اجزاء اصلی امولسیونهای مورد مصرف در غالب زمینه‌های عکاسی هستند و حساسیت هالوژنها به نور به ترتیب کلرور ، برمور و یدور نقره افزایش می‌یابد. به این ترتیب که برمورنقره حساس‌تر و یا سریع‌تر از کلرونقره است. در نتیجه می‌توان گفت که امولسیون مورد مصرف در ساختن فیلم‌ها ، بیشتر از برمور نقره و گاهی هم در صد کمی از یدور نقره تشکیل می‌شود.

 

هالوژنهای نقره فقط قسمتی از طیف نور یعنی طول موجی در حدود ۵۰۰ میلی میکرون را جذب می‌کنند و با افزودن مواد حساس کننده ، حساسیت امولسیون به نور بیشتر می‌شود. مثلا پاره ای از مواد آلی ، امولسیون را نسبت به اشعه ماوراء بنفش حساس می‌کنند و بعضی از این مواد حتی قادرند حساسیت فیلم را تا طول موجی برابر ۱۲۵۰ میلی میکرون گسترش دهند.

بسیاری از این امولسیون های حساس به اشعه ماوراء بنفش در عکسبرداری هوایی ، ستاره شناسی و سایر تحقیقات علمی و فنی که نیاز به عکسبرداری دارند، حائز اهمیت بسیاری هستند.

فرایند ظهور در عکاسی
فرایندی که طی آن ، در اثر فعل و انفعالات شیمیایی محلولهای ظهور با املاح نقره نورخورده درون امولسیون ، تصویر مخفی به تصویر قابل رویت تبدیل می‌شود، عمل ظهور نامیده می‌شود. تصویر مخفی ، متشکل از بلورهای بسیار ریز نورخورده املاح نقره است و زمانی که در تماس با ظاهر کننده‌ها قرار می‌گیرد، هالوژنهای نقره به نقره آزاد ، احیا شده و از تجمع نقره آزاد ، تصویر شکل می‌گیرد و عامل ظهور نیز اکسید می‌شود.

محلولهای ظهور عکاسی
محلولهای ظهور ، امولسیونهای سیاه _ سفید بسیار متنوعی هستند و می‌توان گفت، برای هر منظوری ، از محلول ظهور خاصی استفاده می‌شود. ولی بطور کلی محلولهای ظهور ، حاوی مواد زیر می‌باشند:
حلال
برای مخلوط کردن مواد شیمیایی مختلف یک فرمول ظهور ، از آب بعنوان حلال استفاده می‌شود، از آن رو که محلول حاصله بتواند در امولسیون ، نفوذ کرده و جذب آن شود. در برخی از مواد خاص ، مثل بعضی از انواع ظاهر کننده‌های غلیظ ، مواد حل کننده دوم و یا سومی نیز لازم است تا مواد شیمیایی به صورت محلول بمانند. ماده ای مثل دی‌اتیلن گلیکول که به عنوان نگهدارنده مواد آلی بکار می‌رود.

عامل ظهور
عوامل ظهور ، ترکیبات شیمیایی پیچیده آلی هستند که وقتی در محلول ظهور حل می‌شوند، دارای قابلیتی می‌شوند که هالوژنهای نقره نورخورده را ظاهر می‌سازند. ولی با هالوژنهای نور نخورده هیچگونه فعل انفعالاتی انجام نمی‌دهند. به عبارت دیگر ، آنها احیا کننده های هستند که الکترونهای لازم جهت احیا شدن یونهای نقره و تبدیل آنها به فلز نقره را آزاد می‌کنند.

بیشتر عوامل ظهور که بطور معمول از آنها استفاده می‌شود، از خانواده بنزن هستند که عبارتند از: هیدروکینون ، اِلون با نام شیمیایی پاراآمینوفنل ، کاتکول (C4H4(OH)4) ، دیانول ، دولمی ( (C6H3OH (NH3Cl2) ، کودورول (OH , C6H4.NH(CH3COOH) ، آمیدول ، گلیسین ، متول و…
مواد نگهدارنده (محافظ)

عامل نگهدارنده یا محافظ که معمولا سولفیت سدیم (Na2SO4 ) است. اکسیداسیون محلول ظهور را متوقف ساخته و از تیره شدن رنگ آن جلوگیری می‌کند. رنگ محلول ظهور اگر چه سرانجام در اثر استفاده تغییر می‌کند، لیکن وجود نگهدارنده در محلول باعث می‌شود که مقدار بیشتری امولسیون نور خورده در محلول ظاهر شده و رنگ آن هم دیرتر تغییر کند.

مواد فعال کننده
در محلولهای خنثی ، بسیاری از عوامل ظهور ، قادر به ظهور املاح هالوژنه نقره نور خورده نیستند. به همین دلیل ، در محلول ظهور از مواد قلیایی مخصوصی استفاده می‌شود تا عوامل ظهور را فعالتر سازند. افزایش فعالیت عامل ظهور با بکار بردن مواد قلیایی مختلف و میزان قدرت و ضعف آن ، کنترل می‌شود. معمولترین فعال کننده‌ها به ترتیب افزایش حالت قلیایی آنها عبارتند از: براکس (Na2B4O7,10H2O)، کدالک(NaBO4,4H2O)و کربنات سدیم (Na2CO3) و سود سوزآور (NaOH). سولفیت سدیم که به عنوان نگهدارنده هم مصرف می‌شود، دارای خاصیت قلیایی ضعیفی است و به همین دلیل در پاره ای موارد از ماده قلیایی دیگری استفاده نمی‌شود.

مواد مانع شونده (ضد خفگی)
ماده ضد خفگی ، ظهور هالوژنهای نقره نور نخورده را به تاخیر انداخته و یا از آن جلوگیری می‌کند. در حقیقت مانع از آن می‌شود که نقاطی در امولسیون که فاقد تصویر هستند، با ظهورشان سبب خفگی امولسیون شوند و معمولا از برمورپتاسیم بعنوان عامل خفگی استفاده می‌شود.

یونهای برم حاصل از یونیزه شدن برمورپتاسیم به سطح بلورهای نقره جذب شده و باعث کاستن اثر محلول ظهور روی هالوژنهای نقره نور نخورده می‌شود و بنابراین از ظهور بی‌مورد آنها جلوگیری و در نتیجه ، حالت خفگی امولسیون هنگام ظهور کاملا از بین می‌رود.
اجزای ترکیبی دیگر
مواد متفرقه دیگری نیز گهگاه جهت مقاصد خاصی به محلول ظهور اضافه می‌شوند:
• در مواقعی که محلول ظهور در درجه حرارتهای بیش از معمول مورد استفاده قرار گیرد، به آن سولفات سدیم (NaSO4) اضافه می‌گردد تا از حل شدن ژلاتین در محلول و از هم پاشیدگی امولسیون جلوگیری شود.

• استفاده از تیوسولفات سدیم (NaCNS) برای از بین بردن و حل کردن جزئی از هالوژنهای نقره.
• استفاده از ماده شیمیایی ضد کلسیم ، باعث سنگینی آب و ایجاد رسوبهای لجن مانند در محلولهای ظهور و کثیف شدن سطح کاغذ چاپ هنگام ظهور می‌شود.
• در محلولهای ظهور رنگی نیز از مواد شیمیایی آلی پیچیده ای به نام “کوپلر جفتگر” استفاده می‌شود.
فرایند ثبوت در عکاسی
به دنبال عمل نوردهی ، فقط قسمتهایی از مواد حساس به نور ، تبدیل به تصویر مخفی شده که بعد از مرحله ظهور نمایان می‌شود. بخشی که تحت تاثیر نور قرار نگرفته و در مرحله ظهور تغییری نکرده است، با نور خوردن محدود ، سیاه می‌شود. برای جلوگیری از این امر ، از محلولهای شیمیایی خاصی به نام “حمام ثبوت” استفاده می‌شود.

در واقع مقصود از به کار بردن حمام ثبوت این است که هالوژنهای نقره نور نخورده را از امولسیون جدا کرده و بدین وسیله تصویری ثابت و دایمی حاصل می‌شود.