Szolarizáció
A fényképészeti Sabatier-effektus


A fordítás William L. Jolly Solarization címû írása alapján készült (Journal of Chemical Education, 1991., 68. k., 1. sz., 36. o.),  a JCE engedélyével. A Journal of Chemical Education lapjait a http://jchemed.chem.wisc.edu/ címen érheti el.

Az exponált filmeket vagy fotopapírokat elsötétített szobában, olyan lámpa fényénél hívják elõ, amelyre a film vagy a papír nem érzékeny. Ezért képtelenségnek tûnik, hogy a fényképészeti emulziót szándékosan megvilágítsuk az elõhívás során, hiszen azt gondolnánk, hogy a kép teljesen megfeketedik vagy legalábbis elsötétedik. Az emulziónak azok a tartományai azonban, amelyek az elsõ elõhíváskor akár csak egy kicsit is megsötétedtek, kevésbé lesznek érzékenyek a fénnyel szemben, és ha még egyszer fény éri õket, nem feketednek meg teljesen. Az elõhívás alatti szándékos megvilágítás az alapja annak a régóta használt eljárásnak, amellyel a fotókon egyszerre idézik elõ pozitív és negatív képek hatását. A jelenséget 1857-ben fedezte fel William Jackson (1), és egy francia doktor, Sabatier népszerûsítette (2). Szakmai berkekben Sabatier-effektus néven ismerik. Mi mégis inkább a szintén gyakori szolarizáció nevet fogjuk használni.

Nem is olyan régen még sok fotós szilárdan hitt abban, hogy a szolarizáció nem reprodukálható folyamat, a sikeres eredmény csak a véletlen mûve, és az eljárást némi titokzatosság övezte. Ennek talán csak az az oka, hogy a szolarizáció során több változót kell kézben tartani, mint a szokás elõhívás alatt. Ha a változók nem állandók, az eredmény sem lesz az. Az utóbbi években a fényképészek azonban megtanulták, hogyan érjenek el megbízhatóan jó eredményeket, és a szolarizáció a képek módosításának egyik bevált módszere lett.

Vegyük sorra egy fekete-fehér kép szolarizációjának lépéset (3). A fotopapírt elõször megvilágítjuk egy negatívon keresztül a nagyító alatt. A papírt ezután az elõhívó oldatos tálba tesszük és finoman mozgatjuk. Körülbelül 25 másodperc után feltûnik a kép, amely az elõhívás során fokozatosan sötétedik. Körülbelül 50 másodperc után, amikor a kép már jól látható, de lényegesen világosabb, mint a teljesen elõhívott fotó, néhány másodpercig fehér fénnyel világítjuk meg az elõhívó tálat. Hamarosan figyelemre méltó változások tapasztalhatók. Azok a részek, amelyek valamelyest elõhívódtak már (tehát a fekete és szürke tartományok) gyakorlatilag nem változnak tovább. A többiek (tehát a fehér vagy világosszürke tartományok) közelítelõg fordított mértékben sötétednek, mint ahogy az eredeti megvilágítás diktálta a nagyító alatt. Ezek a változások igen látványosak; Sabatier szerint ez "a legmeglepõbb jelenség, amelynek valaki tanúja lehet". A második megvilágítást követõ, körülbelül egyperces elõhívás után a képet savas fürdõbe tesszük, hogy az elõhívást leállítsuk, majd a fixálóba helyezzük. Ezután a képet a szokásos módon mossuk és szárítjuk. (Az 1. ábrán hagyományos eljárással és szolarizációval elõhívott képrészletet láthatunk.)
 

1.a és 1.b ábra. Szokásos módon és szolarizációval elõhívott kép

A közönséges fényképeken az optikai sûrûség a megvilágítás logaritmusának függvényében S alakú görbe (2. ábra): kis megvilágításnál kicsi az optikai sûrûség, míg erõs megvilágításnál határértéket ér el. A szolarizációs képek megfelelõ görbéi a 3. ábrán láthatók. A görbék az elsõ megvilágítás nagy értékeihez tartozó régióban csaknem egyformák. Az optikai sûrûségnek azonban minimuma van. A görbe V alakú: a fölfelé tartó, jobb oldali rész az eredeti felvétel "pozitívja" (a negatív képen levõ tónusok megfordításának felel meg), míg a lefelé lejtõ szakasz, a minimum bal oldalán, az eredeti felvétel "negatívja" (a negatív kép "közvetlen pozitív" reprodukciója). A fotopapírnak azok a tartományai, amelyek a 3. ábra minimumának megfelelõ, elsõ (vagy kezdeti) megvilágítást kapták, végül kisebb optikai sûrûséggel kerülnek ki a folyamatból, mint amelyek nagyobb vagy kisebb megvilágítást kaptak.

2. ábra. Az optikai sûrûség a megvilágítás
logaritmusának függvényében, szokásos
elõhívás esetében
3. ábra. Az optikai sûrûség a megvilágítás
logaritmusának függvényében szolarizált fotón. 
Az A görbe gyenge, a B görbe erõs második
megvilágításnak felel meg

Amikor a második megvilágítás intenzitása nagy, a kész kép optikai sûrûsége nagyon kis kezdeti megvilágítási értékeken át közelíti meg aszimptotikusan a magas értéket. Ha a második megvilágítási intenzitás kisebb, az optikai sûrûség növekvõ értékek után éri el a minimumot. A görbének tehát maximuma is van, s a grafikonon három tartományt különböztethetünk meg: a rendkívül kis megvilágításnak pozitív képzóna, a mérsékelten kis megvilágításnak negatív képzóna és szokásos megvilágítási értékeknek ismét pozitív képzóna felel meg (4,5).

A 3. ábra megértéséhez nézzük meg, mi történne a második megvilágítás után, ha az ezüst-halogenid-szemcsék "érzékenysége" egyáltalán nem csökkenne, tehát nem létezne Sabatier-effektus. Ekkor a második megvilágítás egyszerûen "összeadódna" az elsõvel, és az elõhívás folytatása a második exponálástól függõen a 4. ábra valamelyik görbéjéhez hasonló görbét hozna létre. Vegyük észre, hogy a vízszintes tengely skálája logaritmikus, ezért az egyenletes második megvilágítás a "nincs második megvilágítás" feliratú görbét nem ugyanazzal az értékkel tolja el balra az optikai sûrûség összes értéke esetén. A valóságban azok az ezüst-halogenid-szemcsék, amelyeket majdnem annyi fény ért az elsõ megvilágítás során, hogy "elõhívódjanak" az elsõ elõhíváskor, a második exponálásra már veszítenek "érzékenységükbõl". Az elõ nem hívott, érzékenységükbõl veszített szemcsék hányada nõ a kezdeti megvilágítás nagyságával, ezért az optikai sûrûség végsõ görbéi a 4. ábra szaggatott és a 3. folytonos vonalainak felelnek meg.

4. ábra. Elméleti görbék a belsõ, látens képmagnál kisebb klaszterek hatásának figyelembevételével. A folytonos A és B görbe gyenge és erõs második megvilágításnak felel meg azzal a feltevéssel, hogy nincs szolarizáció. A szaggatott görbék a valóságos viselkedést modellezik




A Mackie-vonal

Amikor a fényképet szolarizáljuk, az erõsen megvilágított tartományok elsötétülnek, a közepes és nagy optikai sûrûségû részeket pedig "fénykarima" veszi körül. A fénykarimát gyakran Mackie-vonalnak nevezik: ez az optikai sûrûség logaritmikus megvilágítás görbe minimumának megjelenése a képen. A különbözõ optikai sûrûségû zónák határa soha nem éles a fényképen. Az árnyék szélei a fényforrás véges mérete miatt homályosak. A fényképezõgép és a nagyító lencséinek hibái és a filmbeli fényszóródás miatt a határok még akkor is elmosódnak, ha elméletileg élesnek kellene lenniük. Tehát a különbözõ optikai sûrûségû zónák közötti határvonal folytonosan változik, ahogy az 5. ábra  mutatja. Ha a szolarizált képen, a határ egyik oldalán a kezdeti megvilágítás nagyobb, mint ami az optikai sûrûség megvilágítás görbe minimumának felel meg, és a határ másik oldalán a kezdeti megvilágítás kisebb, mint ami a minimumnak megfelel, akkor az elmosódott határon van egy zóna, amely a görbe minimumának felel meg. Ez a Mackie-vonal; az 5. ábrán szaggatott vonal jelzi. Minél elmosódottabb a határ, annál szélesebb a Mackie-vonal. Az 1.b ábrán jól láthatók a Mackie-vonalak.


5. ábra. A Mackie-vonalak eredete. A folytonos vonal annak a (vízszintes tengely mentén erõsen nagyított)  sûrûségprofilnak felel meg, amely a szokásos módon elõhívott fénykép határzónájában lép fel. A szaggatott vonal, amelyen a minimum a Mackie-vonalnak felel meg, a szolarizáció eredménye




Az évek során a fotósok "újra felfedezték" a szolarizációt, amikor az elõhívás fázisában véletlenül fehér fénnyel világítottak meg egy lemezt, filmet vagy papírt. Az egyik leghíresebb "újrafelfedezõ" Man Ray volt (6,7). A 30-as évek elején számos fotót készített szolarizációval. Man Ray rendszerint a negatívjait szolarizálta, majd ezeket a szokásos módon másolta. A negatívokon keletkezõ világos Mackie-vonalak a kész képeken sötét kontúrokként jelentek meg.

6. ábra. Kála. Szolarizált fénykép Man Ray felvétele nyomán

Magyarázatok

A szolarizáció magyarázatára számos kísérlet született. Az egyik legelsõ, az "optikai árnyékolás",  egy New York-i fényképész-kémikus, Charles Seely ötlete volt (8): "Az elõhívás eleinte felületes, csak ott zajlik le, ahová fény jutott; a megvilágított részeken ezüst rakódik le; ez a réteg félig átlátszó, ezért amikor a lemezt most diffúz fénnyel világítjuk meg, a lerakódott ezüst védelmet nyújt, míg máshol a lemezt újra fény éri, s mivel a fény hatása most erõsebb, mint elõször, az elõhívás ott is, tehát az árnyékos helyeken is, lejátszódik."

Mások úgy vélték, hogy az elsõ elõhívás kémiai termékei, például a bromidionok csökkentik az emulzió érzékenységét a második expozícióval szemben (9). Azonban sem ez, sem az optikai árnyékolás nem ad magyarázatot arra, hogy a szolarizációs sûrûség logaritmikus expozíció görbe miért független az emulziót ért maximális megvilágítástól a kis megvilágítás tartományaiban. Más szóval a 3. ábrán a minimumtól balra esõ görbék még akkor is megkaphatók, ha a kezdeti megvilágítási értékek olyan kicsik, hogy elõször nem jön létre elõhívás, és ha a második exponálás után a negatív tartományban az optikai sûrûség nem éri el a minimális értéket, még kevésbé a normális pozitív exponálási tartományt. G. W. W. Stevens és a Nobel-díjas R. G. W. Norrish 193637-ben tanulmányozta a szolarizációt (10), és még õk sem tudtak kielégító magyarazatot adni. A látens képek képzõdésének és elõhívásának elmélete akkoriban természetesen még gyerekcipõben járt.

A fényképészet emulzió ezüst-bromid-szemcséjének elsõ számú fotokémiai eseménye a bromidion egyik elektronjának kilökése a vezetési sávba (11).

Br (rács) + hn > Br (rács) + e (vezetési sáv)
A vezetési sáv elektronjai legalább ideiglenesen csapdába esnek az "érzékenységi helyeknek" nevezett kristályhibákon. A rácsban egy ezüstion odavándorolhat egy csapdába ejtett elektronhoz és ezüstatomot alkothat. Az atom a hibahelynél is jobb csapda, ezért egy második elektront is csapdába ejthet. Amíg nem fogynak el a fotoelektronek, az "ezüstklaszterek" is növekedhetnek:
Agn + e  = Ag n
 Ag n +  Ag=  Ag n+1
Azok az ezüstklaszterek, amelyek körülbelül négynél több atomból állnak, stabilak. Ezeket a halmazokat látens képmagoknak nevezik. A szemcséken elhelyezkedõ magok katalizálhatják a kristály ezüst-bromidja és az elõhívó szer közötti reakciót.

H. Arens a látens képek felhasználásával már majdnem kielégítõ magyarázatot adott a szolarizációra (12). Sajnos feltételezte, hogy az optikai sûrûség megvilágítás görbe minimuma környékének érzéketlenítéséért felelõs ezüst-halogenid-szemcsék fõként belsõ érzékenységi helyek, ma pedig úgy gondoljuk, hogy ezeknek a szemcséknek elsõsorban felületi érzékenységi helyeik vannak. Ma tudásunk alapján már a görbe minimuma és maximuma is megmagyarázható (5).

Azok az ezüst-halogenid-szemcsék, amelyek elég nagy kezdeti megvilágítást kaptak, látens képmagokat képeznek, és ezek az elsõ elõhívás során elõsegítik a normális képek kialakulását. Azok a szemcsék, amelyek kevés kezdeti megvilágítást kapnak, olyan kis klasztereket képeznek, amelyek még nem mûködnek látens képmagként, de elég stabilak ahhoz, hogy legalább néhány óráig a szemcséken maradjanak. Az elõhíváskor alkalmazott, második megvilágítás hatására néhány klaszter akkorára nõ, hogy látens képmaggá válhat. Ha ezek a magok megjelennek a szemcséken, a szemcsék elõhívódnak. Azok a szemcsék, amelyek majdnem elég megvilágítást kaptak elõször ahhoz, hogy az elõhívásban részt vegyenek, felületi klasztereiken kívül néhány belsõ klasztert is tartalmaznak. Ezek a belsõ klaszterek a második megvilágításkor keletkezõ fotoelektronok gyûjtõhelyeiként mûködnek, és gátolják a felszíni látens képmagok képzõdését. A tipikus lúgos elõhívó oldat metolt (N-metil-para-amino-fenolt) tartalmaz anionos formában,

s az ezüst-bromid-szemcséken sok negatív metolion adszorbeálódik  (13). Ezért a fotoelektronokra a szemcse felületén taszítóerõ hat, és az elektronok inkább a szemcsék belsejében esnek csapdába. A kis klaszterek látens képmaggá híznak, de ezek a belsõ magok kis valószínûséggel hívódnak elõ, mert a szemcsék mélyén húzódnak meg, és a második elõhívás során nem "jutnak szóhoz". A szemcsék tehát érzéketlenné válnak, és az optikai sûrûség logaritmikus megvilágítás görbén minimum jelenik meg.
 

Recept

A következõ anyagok javasolhatók a szolarizációs kísérlethez. Vagy fényes Agfa Brovira, vagy Brovira-Speed papírt használjunk; 4-es vagy 5-ös fokozatot válasszunk. Olyan megvilágítással kezdjünk, amelyik körülbelül kétharmada annak, amit második megvilágítás (tehát szolarizáció) nélkül alkalmaznánk. Az elõhívó literenként tartalmazzon 6 g metolt, 18,8 g Na2SO3-t, 20,5 g Na2CO3·H2O és 2,4 g NaBr-t. Használhatunk ehelyett Solarol nevû elõhívót is (ezt 1:1 arányban hígítsuk). Ha Agfa Brovirával dolgozunk, az elsõ és második elõhívási idõ kb. 50, illetve 60 s. A Brovira-Speedhez mind a két esetben kb. 40 s szükséges. A második megvilágításhoz elsõ próbaként 40 wattos villanykörét használjunk; 3 másodpercre kapcsoljuk be az elõhívó tál fölött 1,2 méterre. További részletek a 3. hivatkozásban találhatók.
 

Irodalom

1. Jackson, W. J. Photogr. Soc. 1857, 4, 76.
2. Sabatier, Bull. Soc. Fr. Photogr. 1862, 8, 175, 289.
3. Jolly, W. L. Petersen's Photogr. 1989, (February), 28.
4. Jolly, W. L. J. Imaging Sci. 1985, 29, 138.
5. Jolly, W. L. J. Imaging Sci. 1988, 32. 85.
6. Schwarz, A. Man Ray, the Rigour of Imagination; Rizzoli: New York, 1977.
7. Foresta, M. Perpetual Motif. The Art of Man Ray; Natl. Museum of American Art, Smithsonian Inst., Wash., DC; Abbevitle: New York, 1988.
8. Seely, C. A. Am. J. Photogr. 1860, 2, 253.
9. Hillson, P. J.; Sutherns, E. A. In The Theory of the Photographic Process, 3rd ed.; Mees, C. E. K.; James; T. H., Eds.; Macmillan: New York, 1966; pp 162-164.
10. Stevens, T. W. W.; Norrish, R. G. W. Photogr. J. 1937, 77, 20; 1938, 78, 513.
11. Hamilton, J. F., In The Theory of the Photographic Process. 4th ed.; T. H. James, Ed.; Macmillan: New York, 1977; p 105.
12. Arens, H. Z. Wiss. Photogr. 1949, 44, 51.
13. James, T. H. In The Theory of the Photographic Process, 3rd ed.; Mees, C. R. K.; James, T. H., Eds.; Macmillan: New York, 1966; p 324.


Vissza a Teázóba http://www.kfki.hu/chemonet/
http://www.ch.bme.hu/chemonet/