Закон взаємозамісності, закон Бунзена — Роско — один з основних законів фотохімії. Концентрація продуктів фотохімічної реакції пропорційна загальній кількості енергії випромінювання, поглиненого світлочутливою речовиною, незалежно від співвідношення енергетичних складових. Ця кількість дорівнює добутку потужності випромінювання на час його дії — експозиції. Іншими словами, збільшення часу та збільшення потужності випромінювання взаємозамісні. Закон взаємозамісності справедливий і для цифрової фотографії.
Відкрили 1855 року хіміки Роберт Бунзен і Генрі Роско.
Явище невзаємозамісності, закон Шварцшильда (ефект Шварцшильда) — відхилення від закону взаємозамісності, залежність одержуваної щільності фотоматеріалу від значення витримки за постійної величини отриманої експозиції.
Стосовно світлочутливих матеріалів закон взаємозамісності стверджує, що та сама отримана експозиція має той самий вплив на матеріал, якими б не були та .
Однак у 1897—1900 астроном К. Шварцшильд виявив, що за дуже довгих витримок кінцева щільність фотоматеріалу виявляється нижчою, ніж мала б бути згідно із законом. Так було відкрито явище невзаємозамісності.
Причини порушення Явище невзаємозамісності обумовлено найбільшою мірою двома факторами:
відмінність швидкостей протікання електронної та іонної стадій утворення прихованого зображення; регресія прихованого зображення.
При великих та малих (наприклад, за надшвидкісної кінозйомки) основну частку зниження щільності вносить перший фактор. За великих часів і малих освітленостей — другий.
Типову залежність щільності почорніння фотоматеріалу від витримки за постійної експозиції показано на малюнку 1.
Кількісні оцінки
Для визначення точних значень відхилення від закону взаємозамісності використовують ізоопаки — графіки залежності логарифму експозиції за певних щільностей (званих опорними) від часу або освітленості (або їх логарифмів). Наближене виконання закону забезпечується в частині кривої, що прилягає до мінімімуму, і для більшості сучасних фотоматеріалів це діапазон витримок 10−1—10−3 секунди. Шварцшильд з'ясував, що оптична щільність стала, якщо витримується рівність добутку , де — показник степеня, що є мірою відхилення від закону взаємозамісності. Цей показник також називають показником Шварцшильда.
Для ізоопак реальних фотоматеріалів значення коливається від 0,7 до 1. У точці мінімуму ізоопаки =1, і час, що відповідає цій точці, називають оптимальною витримкою, оскільки величина світлочутливості в цій точці найбільша.
Форма ізоопаки визначається необхідною опорною оптичною щільністю, а також залежить від тривалості проявляння, типу матеріалу, температури фотошару як під час знімання, так і під час зберігання до проявлення, температури проявника. Разом з тим, вона мало залежить від довжини хвилі випромінювання.
Чисельне значення і величина оптимальної витримки — суттєві параметри фотоматеріалу, що дозволяють вибирати параметри знімання.
У фотоаматорській практиці ефект Шварцшильда може враховуватися під час знімання, але його вплив найбільший у позитивному процесі. Значення для фотопаперів приблизно 0,7.
Фотохімічна дія квантів електромагнітного випромінювання високих енергій, наприклад рентгенівського та гамма-діапазону, підпорядковується закону взаємозамісності, і ефект Шварцшильда для них не спостерігається.
У науковій фотографії необхідність точного врахування ефекту важлива при астрозніманні для тривалих витримок (одиниці і навіть десятки годин) і при дослідженні швидкоплинних процесів на витримках 10−6 секунди і коротших.
Див. також Приховане зображення
Примітки
Література