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24-32．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)(fd ，d 为光圈的孔径，f 为镜头的焦距，fd称为镜头的相对孔径，由于fd＜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。