Назначение светофильтров

В практике фотографии светофильтры используют для различ­ных целей:

— исправления цветопередачи;

— получения специальных фотографических эффектов, напри­мер, грозового небосвода при съемке с оранжевыми и красными светофильтрами; выявления дописок, исправлений в документах, слабоокрашенных следов, не различимых в естественных условиях;

— изменения цветовой температуры источника света при съем­ке на цветные негативные фотоматериалы;

— коррекции цвета в цветном позитивном процессе;

— получения неактиничного освещения в фотолабораториях;

— выделения излучения в невидимых зонах спектра;

— устранения бликов при съемке бликующих предметов;

— ослабления мощности и изменения структуры светового по­тока.

Светофильтры классифицируют по различным основаниям:

— по способу изготовления светофильтры делят на твердые (стеклянные и пластмассовые, желатиновые), жидкостные и газо­образные;

— по принципу действия на абсорбционные (цветные), интер­ференционные, поляризационные, клиновые, рассеивающие и из­меняющие цветовую температуру источника;

— по форме кривой спектрального пропускания (поглощения) на нейтрально-серые, монохроматические, селективные (зональные), субтрактивные и компенсационные;

— по назначению на съемочные, защитные, исследовательские.

Наиболее удобны в работе твердые светофильтры, изготов­ленные из стекла и пластмассы. Краситель в массе стекла чаще всего распределен равномерно и практически изолирован от воз­действия внешних факторов. Светофильтры этого типа наиболее долговечны, обладают высокими эксплуатационными свойствами, менее всего подвержены механическим повреждениям. Иногда различное количество красителя ровным слоем наносят на бес­цветную пластинку, позволяя получать светофильтры одинаковой толщины, но различной плотности.

Желатиновые светофильтры представляют собой тонкий слой окрашенной желатины, нанесенный на стекло (триацетатную или нитроцеллюлозную подложку) либо вклеенный между двумя за­щитными стеклами. Такие светофильтры неустойчивы к термиче­скому воздействию, в результате чего краситель выгорает. Разру­шению желатиновой пленки способствуют влага и органические растворители. В лабораторных условиях желатиновые свето­фильтры получают, окрашивая фиксированную фотопленку или пластинку в растворе красителя.

Жидкостные светофильтры изготавливают из растворов раз­личных красителей, залитых в прозрачные кюветы с плоскопарал­лельными стенками. При необходимости комбинируют несколько красителей для достижения максимума пропускания в определен­ной спектральной области. Плотность таких светофильтров легко изменить, добавляя в кювету концентрированный раствор либо дистиллированную воду. В качестве красителей чаще всего ис­пользуют соли различных металлов или органические (анилино­вые) красители.

Газообразные светофильтры в практической фотографии рас­пространены мало. Обычно они предназначены для выделения ультрафиолетовой зоны спектра с длиной волны менее 300 нм. Для получения соответствующих спектральных свойств используют га­зообразный хлор, пары брома под давлением в несколько атмо­сфер.

В клиновых светофильтрах концентрация красителя наращи­вается от вершины к основанию. Их можно представить в виде на­бора небольших светофильтров с возрастающей плотностью. На­правляя световой поток на тот или иной участок, можно плавно или ступенчато изменять степень поглощения. Клиновые светофильтры широко применяются при сенситометрических испытаниях черно-белых фотоматериалов.

Поляризационные светофильтры устраняют или максимально ослабляют отражения (блики) от зеркально отражающих свет по­верхностей. Это могут быть полированные, стеклянные, водные поверхности и поверхности многих других материалов — линоле­ума, паркета, кафеля, мрамора, фарфора, ткани, бумаги, окрашен­ной древесины. На полированном металле блики не устраняются, за исключением тех случаев, когда его поверхность окрашена или покрыта пленкой воды. Поляризационные светофильтры необхо­димы, например, при съемке обстановки помещений через витри­ны, оконные стекла, предметов, залитых водой, и т. п.

Обычно свет, используемый при съемке, составляют лучи с хао­тичным направлением электромагнитных колебаний. Отраженные от зеркальных поверхностей лучи имеют строго определенное на­правление электромагнитных колебаний, т. е. свет становится час­тично или полностью линейно поляризованным.

Поляризационные светофильтры не изменяют спектральный со­став света, пропуская излучение со строго определенным направ­лением электромагнитных колебаний. Этот эффект обеспечивают

ультрамикроскопические кристаллы поляризующего вещества, входящие в состав светофильтра. Несовпадение оси поляризации светофильтра, плоскости поляризации и зеркально отраженных лучей приводит к полному или частичному поглощению последних (рис. 55).

Рис. 55. Схема фотографирования с поляризационным светофильтром:

а — естественный неполяризованный свет; б — линейно поляризованный свет,

отраженный от неметаллической поверхности;

в, — положение поляризационного светофильтра, при котором

ось поляризации совпадает с плоскостью поляризации отраженного света;

6₂— положение поляризационного светофильтра, при котором

ось поляризации перпендикулярна плоскости поляризации отраженного света

Степень поляризации отраженного света зависит от угла паде­ния лучей и материала поверхности. Угол полной поляризации, со­гласно закону Брюстера, определяет показатель преломления ма­териала среды:

n = tga,

где п — показатель преломления среды; a — угол падения лучей света.

Для большинства отражающих поверхностей угол Брюстера за­ключен в пределах 30-40°. Например, для поверхности стекла он

равен 34°; полированного дерева, эмали или маляной краски — 36°; глянцевой бумаги — 32°; воды — 37°¹. С отклонением от угла Брюстера степень поляризации снижается, а при углах, близких к О или 90°, свет вообще не поляризуется.

Поляризационный светофильтр представляет собой заключен­ную в оправу из двух колец целлулоидную пленку с равномерно распределенными в ней кристалликами гепатита. Оправа позволя­ет при установленном на объективе светофильтре поворачивать пленку с поляризующим свет веществом в пределах угла 360°. По­ляризационные светофильтры выпускают под наружные диаметры оправы объективов: 32, 36, 42 мм.

Цветные адсорбционные светофильтры представляют опти­чески однородную окрашенную среду. Они селективно (избира­тельно) поглощают световое излучение, ослабляют интенсивность излучений в определенных спектральных зонах. Эффект избира­тельного поглощения обеспечивают входящие в их состав частицы адсорбирующего свет вещества — красителя. В зависимости от его состава и концентрации светофильтры поглощают излучения одно­го цвета и пропускают излучения другого, изменяя спектральный состав света и его интенсивность. Свет, прошедший через свето­фильтр, обычно имеет ярко выраженный цветовой оттенок, по­скольку в его составе преобладают лучи с определенной домини­рующей длиной волны. Например, желтый светофильтр пропускает желтые лучи, зеленый — зеленые, красный — красные. Оптическая плотность светофильтра пропорциональна и его толщине.

Среди цветных светофильтров различают монохроматические, зо­нальные, субтрактивные и компенсационные светофильтры (рис. 56).

Монохроматические светофильтры пропускают узкую полосу излучения в интервале длин волн 5-10 нм, поглощая остальную его часть. Это плотные одноцветные светофильтры, применяемые для исследовательских целей.

¹ В фотографии принято использовать углы, которые лучи света составляют с отра­жающей поверхностью. Соответственно угол поляризации представляют как 90° — а.

700 400 т

400 500 600 700 400 500600 700 Рис. 56. Спектральные свойства светофильтров: а — монохроматического; б — селективного (зонального); е — субтрактивного; г — компенсационного

т а i,o- -J- -
	"
и,о
0,4 — |
о,— -1
- 1 1	v~w'
—- Z.

1.0 0,8 0,6 0,4 0.2

400 Т

\|_	\	V^~
\		-	Г
V
X			1
, \	У		Х,нм

т
	— 2
	п
				\
				'
				1.	\
			1	\
			j	\	к
		,	l	^_				/^нм

500 600

г

|
	' 1
I
		Х,НМ

К числу монохроматических относятся и интерференционные светофильтры. У них иной принцип поглощения света. Избиратель­ное поглощение излучения (кроме заданного интервала длин волн) основано на явлении интерференции в тонком слое, нанесенном на стеклянную подложку. Из потока света светофильтр пропускает лучи с длиной волны, равной удвоенной толщине. Современные технологии позволяют изготавливать светофильтры, обладающие монохроматичностью для любой длины волны видимой части спектра.

Селективные (зональные) светофильтры пропускают излучение в более широком интервале — обычно одну из зон видимого спек­тра (синюю, зеленую или красную). Их используют для исследова­тельских целей и в аддитивном цветографическом процессе.

Субтрактивные светофильтры, наоборот, поглощают одну из зон видимого спектра (синюю, зеленую, красную), пропуская ос­тальные. Они используются в субтрактивном цветографическом процессе и для исследовательских целей.

Компенсационные светофильтры поглощают коротковолновую область спектра излучения. Одни из них применяют для исправле­ния цветопередачи при съемке цветных объектов на черно-белые фотоматериалы, другие — для получения определенных художест­венных эффектов или при решении исследовательских задач.

Для исправления цветопередачи используют желтые и желто-зеленые светофильтры различной плотности. Они в различной степени поглощают ультрафиолетовые, фиолетовые и сине-голубые лучи, ослабляя их воздействие на светочувствительный материал. Светофильтр ЖС-10 ослабляет действие ультрафиоле­товых лучей. ЖС-12 значительно улучшает передачу цветовых от­тенков при съемке на панхроматические и изопанхроматические фотоматериалы. Применяются рано утром или поздно вечером, когда синих лучей мало, облака выделяют слабо. ЖС-17 дает почти правильную цветопередачу на панхроматических и изопанхромати-ческих материалах. Используется при съемке в разное время, удовлетворительно выделяет облака. В этих случаях лучшие ре­зультаты дает светофильтр ЖС-18.

Желто-зеленые светофильтры являются универсальными и мо­гут быть использованы во многих случаях съемки. Они приближают спектральную чувствительность изопанхроматических фотомате­риалов к спектральной чувствительности глаза. Поглощая ультра­фиолетовые лучи и ослабляя действие фиолетовых, сине-голубых и красных, они с большой точностью передают цветовые оттенки объектов, хорошо выделяют облака, тени на снегу.

Оранжевые и красные светофильтры в большей степени, чем желтые и желто-зеленые, поглощают фиолетовые и сине-голубые лучи. Предметы, окрашенные в синие и голубые тона, на снимках выглядят более темными, а в оранжевые и красные — более свет­лыми. Примером применения оранжевого светофильтра может служить полученный на снимке эффект грозового небосвода при обычной облачности в солнечную погоду.

Съемка с красными светофильтрами усиливает контраст между синими и красными деталями объекта. Проводя съемку со свето­фильтром КС-11 против света на изопанхроматический фотомате­риал, получают эффект лунного освещения в дневное время.

Нейтрально-серые светофильтры ослабляют мощность све­тового потока. Спектральные коэффициенты пропускания у данных светофильтров одинаковы для всех длин волн. Они имеют ней­трально-серый цвет и различную плотность. Широко применяются при киносъемке.

Матовые светофильтры изменяют структуру светового потока, преобразуя направленный свет в рассеянный.

При съемке на цветные фотоматериалы в утренние и вечерние часы нередко применяют конверсионные светофильтры, изменяю­щие цветовую температуру источника света и, соответственно, приводящие спектральный состав излучения в соответствие с тре­бованиями, предъявляемыми к освещению для используемого фо­томатериала.