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∝2)(

f d ，d 为光圈的孔径，f 为镜头的焦距，f

d

称为镜头的相对孔径，由于

f

d

＜1，所以实用中取其倒数来表示光圈的大小，如：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2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：①保持曝光时间不变，逐档改变光圈数。②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

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 υ→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°。

（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。

图24-4

（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 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

图24-5

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：①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；②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，并将光圈开到最大或最小，以及调焦于“∞”处保存。

【记录与分析】

表24-2 拍摄记录表

表24-3 冲洗、放大记录表

【预习思考题】

（1）相机上什么部件控制胶片曝光量，如何逐级增加或减小曝光量？

（2）景深与什么有关？如何使用相机上的景深表？

（3）显影的基本原理是什么？为什么要进行停显和定影？

（4）洗好一张照片的关键是什么？

附表阳光下摄影曝光参考表（夏季人像或风景）（ISO 100/21°）

注：上表带有季节性，夏季光照最强，若用16光圈、1／125（s），春秋两季需增加一档，用11光圈、1／125（s），冬季需增加两档，用8光圈、l／125（s）。一般情况下侧光要比顺光增大光圈一至二档，逆光要比顺光增大光圈二至三档。上表可结合不同季节、不同天气、不同拍摄环境、不同拍摄要求、不同光线角度、不同胶片感光度等因素相互换算运用。