Зако́н взаимозамести́мости , закон Бунзена — Роско — один из основных законов фотохимии . Концентрация продуктов фотохимической реакции пропорциональна общему количеству энергии излучения, поглощённого светочувствительным веществом вне зависимости от соотношения энергетических составляющих . Это количество равно произведению мощности излучения на время его действия — экспозиции . Иными словами, увеличение времени и увеличение мощности излучения взаимозаместимы . Закон взаимозаместимости справедлив и для цифровой фотографии .

Открыт в 1855 году химиками Робертом Бунзеном и Генри Роско .

Явление не́взаимозамести́мости , закон Шварцшильда ( эффект Шварцшильда ) — наблюдаемое отклонение от закона взаимозаместимости, зависимость получаемой плотности фотоматериала от значения выдержки при постоянной величине полученной экспозиции . Один из фотографических эффектов .

Применительно к светочувствительным материалам закон взаимозаместимости утверждает, что одна и та же полученная экспозиция H=E×t оказывает одно и то же воздействие на материал, какими бы ни были E и t .

Однако в 1897 — 1900 астрономом К. Шварцшильдом было обнаружено, что при очень длинных выдержках итоговая плотность фотоматериала оказывается ниже, чем полагается по закону. Так было открыто явление невзаимозаместимости .

Причины нарушения

Явление невзаимозаместимости обусловлено, в наибольшей степени, двумя факторами:

• Отличие скоростей протекания электронной и ионной стадий образования скрытого изображения ;
• Регрессия скрытого изображения ;

При больших E и малых t (например, при сверхскоростной киносъёмке ) основную долю снижения плотности вносит первый фактор. При больших временах и малых освещённостях — второй.

Типичная зависимость плотности почернения фотоматериала от выдержки при постоянной экспозиции показана на рисунке 1.

Количественные оценки

Для определения точных значений отклонения от закона взаимозаместимости используют изоопаки — графики зависимости логарифма экспозиции при определённых плотностях (называемых опорными) от времени или освещённости (или от их логарифмов). Приближённое выполнение закона обеспечивается в части кривой, прилегающей к минимимуму и для большинства современных фотоматериалов это диапазон выдержек 10 ⁻¹ —10 ⁻³ секунды. Шварцшильд выяснил, что оптическая плотность постоянна, если выдерживается равенство произведения E×t ^p , где p — показатель степени, служащий мерой отклонения от закона взаимозаместимости. Этот показатель также называют экспонентом Шварцшильда .

Для изоопак реальных фотоматериалов значение p колеблется от 0,7 до 1. В точке минимума изоопаки p =1, и время, соответствующее этой точке, называется оптимальной выдержкой, так как величина светочувствительности в этой точке максимальна.

Форма изоопаки определяется требуемой опорной оптической плотностью, а также зависит от длительности проявления, типа материала, температуры фотослоя как при съёмке, так и при хранении до проявления, температуры проявителя. В то же время она практически не зависит от длины волны излучения.

Численное значение p и величина оптимальной выдержки — существенные параметры фотоматериала, позволяющие правильно выбирать параметры съёмки.

В фотолюбительской практике эффект Шварцшильда может учитываться при съёмке, но его влияние максимально в позитивном процессе. Значение p для фотобумаг равно примерно 0,7.

Фотохимическое действие квантов электромагнитного излучения высоких энергий, например рентгеновского и гамма-диапазона, подчиняется закону взаимозаместимости, и эффект Шварцшильда для них не наблюдается.

В научной съёмке необходимость точного учёта эффекта важна при астросъёмке для длительных выдержек (единицы и даже десятки часов) и при исследовании быстропротекающих процессов на выдержках 10 ⁻⁶ секунды и короче.

См. также

• Сенситометрия
• Экспозиционное число
• APEX (фотография)

Примечания

Литература

• Е. А. Иофис . . — М. : «Советская энциклопедия», 1981. — С. —46. — 449 с. — 100 000 экз.

• Фомин А. В. Глава II // / Т. П. Булдакова. — 3-е. — М. : «Легпромбытиздат», 1987. — С. 44—61. — 256 с. — 50 000 экз.