![]() |
|
сделать стартовой | добавить в избранное |
![]() |
Промышленность и Производство
Техника
Скрытое фотографическое изображено и механизм его образования |
Скрытое фотографическое изображено и механизм его образования Мы знаем, что скрытое изображение представляет небольшую группу атомов серебра. Нам, кроме того, известны некоторые, явления, характерные для галогенидов серебра в темноте и на свету: существование темновой проводимости, обусловленной движением межузельных ионов Ag ; отсутствие подвижных ионов Hal-; возникновение при освещении свободных электронов и положительных дырок, из которых первые гораздо, подвижнее вторых; существование в решетке кристалла галогенида серебра нарушений, наиболее значительные из которых имеют примесную природу, возникают в ходе химического созревания и оказывают - наибольшее влияние на светочувствительность кристаллов, т. е. на их способность к образованию скрытого изображения. Надо теперь из этих разрозненных сведений построить общую картину. Впервые это сделали в 1938 г. английские физики Р. Гэрни и Н. Мотт (впоследствие лауреат Нобелевской премии), Хотя в дальнейшем: предложенная ими картина подверглась дополнению (за 40 с лишним лет это неизбежно), а кое в чем претерпела и изменения, общие ее положения сохранились по сей день—редкий пример научного долголетия! Согласно Гэрни и Мотту, дело обстоит следующим образом. Каждый микрокристалл фотоэмульсии при освещении ведет себя независимо от других, и его последующая судьба —возникновение способности к проявлению или ее отсутствие - не зависит от того, что случится с его соседями. Освещение вызывает в микрокристалле галогенида серебра - внутренний фотоэффект, т. е. появление свободных электронов, перемещающихся в пределах микрокристалла до тех пор, пока они не попадут в какие-либо потенциальные ямы, где задержатся на более или менее длительное время. За время их нахождения в. яме (тем самым яма приобрела отрицательный заряд) к ним: подходят находящиеся вблизи подвижные ионы Ag , которые- влечет обычная сила притяжения разноименных зарядов. Результатом является возникновение группы атомов серебра по реакции е- Ag Ag0 Поскольку в мелкой яме электроны могли бы и не задержаться надолго и уйти из нее еще до подхода ионов Ag , главную роль в образовании групп атомов играют наиболее глубокие ямы, из которых электроны почти не имеют шансов уйти, а как раз такими ямами, как мы помним, служат примесные частицы, возникшие при химическом созревании. Так объединился в одно целое ряд разрозненных до сих пор деталей. В этой картине удалось найти место и для других давно известных экспериментальных фактов. Остановимся на двух из них. Во-первых, было доказано, что скрытые изображения, созданные действием света, поглощаемого самим галогенидом серебра (сине-фиолетового, а также ультрафиолетового), и действием света (зеленого, желтого, красного), поглощаемого красителем—оптическим сенсибилизатором, совершенно одинаковы. Во-вторых, как уже говорилось, восстановление галогенида серебра до металла в проявителе не идет в отсутствие скрытого изображения. Оба факта в рамках теории Гэрни—Мотта вполне естественны. Действительно, если поглощение света красителем вызовет освобождение в нем электрона, передаваемого затем в галогенид серебра, или передачу в галогенид энергии возбуждения, полученной красителем и достаточной для освобождения электрона в самом галогениде, то все остальное будет происходить так, как если бы свет поглощался непосредственно в микрокристалле.
Правда, и по сей день нет окончательного ответа на вопрос, что же делает краситель— передает ли электрон или энергию возбуждения, но возникновение в галогениде серебра свободных электронов после поглощения света красителем доказано прямыми опытами, а значит, ответ, вытекающий из теории Гэрни — Мотта, остается правильным независимо от деталей картины. Нетрудно понять и второй из названных фактов. Восстановление с точки зрения химии есть передача электронов от восстановителя (который сам при этом окисляется) к восстанавливаемому веществу. Если проявляющее вещество, как и положено восстановителю, передаст микрокристаллу галогенида серебра электроны, те начнут перемещаться по кристаллу, пока не закрепятся в какой-либо потенциальной яме и начнут притягивать к себе ионы Ag . Очевидно, наиболее прочным будет закрепление их в наиболее глубоких ямах, а такими, как мы знаем, будут места сосредоточения скрытого изображения. К этому добавим, что образование атома серебра в яме “углубляет” ее; иными словам ми, процесс роста частицы серебра на яме путем поодиночного добавления атомов есть в то же время процесс углубления ямы. Значит, со всеми электронами, переходящими от восстановителя. будет происходить то же, что и с электронами, появившимися вследствие фотоэффекта, и рост частицы серебра, начавшийся еще на стадии экспонирования, будет продолжаться на стадии проявления — подчеркиваем, именно продолжаться, а не начинаться. Не забудем и о судьбе положительных дырок, образующихся одновременно со свободными электронами. Гэрни и Мотт считали, что в образовании скрытого изображения дырки не играют никакой роли по следующим причинам: они малоподвижны, и когда электрон уже далек от места своего освобождения, дырка еще почти не сдвинулась оттуда, т. е. их воссоединение (рекомбинация, как говорят в физике) маловероятно, и процесс вспять не пойдет; дырка же, дошедшая наконец до поверхности кристалла, застает там уже не электроны, а готовые атомы Ag°, и хотя в химическом смысле дырка есть просто атом Наl°, реагировать с атомом Ag° ей трудно — мешает и малая подвижность, и присутствие сразу связывающей ее желатины. О том, насколько точны эти утверждения, у нас .еще будет случай поговорить, но они по крайней мере не просто исключают дырки из участия в фотолизе, а дают этому определенные основания. Какие бы изменения и дополнения ни вносились позднее в теорию Гэрни — Мотта, одно осталось незыблемым — существование двух стадий образования скрытого изображения, сначала электронной, затем ионной. Сейчас мы перейдем к изложению более детальных и более современных представлений, но в них чередование электронной и ионной стадий сохранится. Основные же изменения, каких теория Гэрни — Мотта потребовала уже вскоре после своего появления, вытекали из соображений о длительности двух стадий. Начнем по порядку. Гэрни и Мотт допускали, что все свободные электроны могут закрепиться в одной яме. Однако первый попавший туда электрон будет по закону Кулона отталкивать другие идущие к этой яме электроны; простой расчет показывает, что он не подпустит другие электроны к яме ближе, чем на 50—60 А, т.
е. на десяток постоянных решетки галогенида серебра, а это больше размера самой ямы. Значит, пока заряд первого закрепившегося в яме электрона не будет нейтрализован подошедшим ионом Ag , другой электрон к яме подойти не может и если даже он и окажется в яме, то не в этой же, а в другой; вместо возникновения и беспрепятственного роста группы атомов серебра в одном месте начнется в большей или меньшей мере распыление атомов, в том числе и одиночных, по многим местам. Чтобы довести эти соображения до сравнения с прямым опытом, прикинем, о каких временах идет речь. Точечный заряд е (электрона) создает на расстоянии R электрическое поле с напряженностью e/eR2 (здесь e—диэлектрическая проницаемость среды, в данном случае AgHal). Из физики известно также, что поле с напряженностью Е создает через поверхность S ток I == sES (s — удельная электрическая проводимость среды, в данном случае темновая в AgHal, т. е. ионная). Поскольку поверхность вокруг точечного заряда есть сфера, то S == 4pR2, и поэтому I == 4pse/e. С другой стороны, сила тока I есть заряд, прошедший через данную поверхность за единицу времени, т. е. Q/ . Пройдет же через сферу ровно столько заряда, сколько нужно для нейтрализации заряда электрона; значит Q == е. Отсюда время, нужное для нейтрализации этого заряда, есть =Q/I = е/(4pse/e) = e/4pe Раньше уже говорилось, что для бромида серебра о w W Ю-11 м/Ом-мм2 или 10-5 Ом--м-1. Что же касается диэлектрической проницаемости, она составляет для бромида серебра около 13 относительно вакуума, а так как для вакуума е==1,11 .Ю-10 Ф/м, то для AgBr в = 1,45-Ю-9 Ф/.м, откуда w Ю""5 с. Для хлорида серебра е относительно вакуума равна 12,2, о w 10~10 м/Ом-мм2, а значит, близко к Ю~4 с. Раньше указанного времени следующий электрон не сумеет подойти к яме и принять участие в росте группы атомов серебра, т. е. скрытого изображения. Но это, возможно, и не потребуется: если, скажем, за все время экспонирования микрокристалл поглотит десяток-другой квантов, то в среднем время от возникновения одного свободного электрона до возникновения другого составит одну десятую или одну двадцатую всей выдержки. В обычных условиях выдержка редко бывает меньше 10-2 с, т. е. от появления одного электрона в яме до появления там другого в среднем пройдет больше времени, чем нужно для нейтрализации заряда первого электрона, и ничто не помешает росту группы атомов серебра в одном месте. Исключение составят случаи очень малых выдержек, интересные для теории и для ряда чисто технических задач, но почти невозможные в фотолюбительской практике; о них речь еще впереди. Слишком быстрый темп возникновения свободных электронов не является единственным препятствием для роста группы атомов. Препятствием, хотя и по иным причинам, оказывается также слишком медленный темп их возникновения, что случается при больших выдержках и низких освещенностях — ситуации не столь редкой в практике фотолюбителя. Действительно, медленный темп означает, что промежутки времени, в течение которых первый образовавшийся атом остается в одиночестве, велики: так, при выдержке порядка секунды эти промежутки доходят до десятых долей секунды, а при выдержке порядка минуты—до нескольких секунд, что по атомным масштабам составляет огромное время.
Есть единственный путь понять природу предмета — это выяснение механизмов era образования и структуры, а это означает и анализ его как последовательно надстраивающихся друг над другом плоскостей замещения. Простейший вид предмета может быть представлен в схеме 4. Здесь первую плоскость образует оперирование с объектом X посредством процедур Δ1, Δ2… Результаты такого оперирования выражаются в знаках (А) (В), которые фиксируют и замещают выделенное в первой плоскости содержание Х Δ1 Δ2… Эти знаки включены в особую деятельность λ1 λ2 — формальное оперирование со знаками, — и все это вместе образует вторую плоскость. Результаты преобразования знаковой формы во второй плоскости относятся к объекту X. Исходное замещение и обратное отнесение изображены на схеме стрелками. Знаковые образования (А) (В) и применяемые к ним операции λ1 λ2 сами могут образовать новую исходную плоскость, к которой применяются новые содержательные действия сопоставления (скажем, Δ 1,Δ 2…); иначе говоря, сами знаки становятся объектом следующей деятельности
1. Рынок труда и механизм его функционирования
2. Уголовно-процессуальное право и механизм его реализации
3. Всеукраинский съезд советов, его образование
4. Исследование научно-технического прогресса и механизмов его ускорения
5. Валютный курс и механизм его формирования
9. Содержание экологического образования и его основные компоненты
10. Рынок, его структура и механизм функционирования
11. Образование Др-Р государства. Его политическая история
12. Молекулярные механизмы секреции инсулина и его действия на клетки
13. К некоторым вопросам возникновения вселенной: флуктуации - механизм образования
14. Метод изучения ситуаций (case study) в образовании: его история и применение
15. Земельная рента: сущность, формы и механизм образования
16. Механизм рынка труда и условия его формирования
18. Финансовый рынок и его механизм
19. УСТАВ МУНИЦИПАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ И ПРАКТИКА ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
20. Рынок и его структура. Механизмы рынка
21. Правовое регулирование и его механизм
25. Механизм реализации целевых комплексных программ в сфере образования
26. Механизмы "срабатывания" вытеснения и его функции
27. Социальное значение образования и факторы его эффективности в современном обществе
28. Механизм инфляции и его особенности
29. Новые механизмы финансирования начального профессионального образования
30. Германия. Баухауз и его вклад в развитие мирового дизайна
33. Эволюция, образование и структура Вселенной
34. Эволюция биологических механизмов запасания энергии
35. Основные проблемы генетики и механизм воспроизводства жизни
37. Геологическое строение, классификация и образование россыпей
41. Финансовая политика государства и механизм ее реализации
42. Аппарат государственной власти и его структура
44. Содержание договора и подразделение его на виды (Контрольная)
45. Лизинг и его правовое регулирование
47. Образование Афинского государства. Реформы Солона и Клисфена
48. Образование США
49. Механизм фашистской диктатуры
50. Образование древнерусского государства
51. Судебник 1550 года, его историческое значение
52. Соборное Уложение 1649 г. и его значение
53. История образования Москвы
57. Финансовый менеджмент и его роль
58. Парламент Великобритании и его основные характеристики. Функции палат
59. Референдум и его социальная функция
60. Система пенсионного обеспечения населения и пути его реформирования
63. История международного права и его науки классического периода
65. Понятие налога, налогового права, его система, их функции
66. Государственный долг: понятие, состав и его обслуживание (по Казахстану)
67. Римское право, его значение в истории правового развития человечества и в современной юриспруденции
68. Страховой рынок и его развитие в РФ
69. Правовой режим индивидуальной предпринимательской деятельности без образования юридического лица
73. Аппарат (механизм) государства
74. Феодальное государство (экономическая основа, сущность, механизм, функции и формы)
76. Право граждан на отпуск и гарантия его реализации
77. Развитие финансового контроля и его эффективность в РФ
78. "Education" (Образование в англоязычных странах)
80. The School Education in Great Britain (Школьное образование в Великобритании)
81. Формирование навыка говорения на иностранном языке и критерии его автоматизированности
82. Изобретение кинематографа и его влияние на восприятие мира
83. Андрей Рублев и его "Троица"
85. Система образования (Республики Казахстан)
90. Образ автора и его роль в романе А.С. Пушкина "Евгений Онегин"
91. Биография Александра Дюма. Характеристика его романа "Учитель фехтования"
92. А.П. Чехов и его произведения: "Унтер Пришибей", "Палата N6", "Дом с мезонином"
94. М.А. Булгаков и его роман "Мастер и Маргарита"
95. Путь среди революций (Блок-лирик и его современники)
96. Иннокентий Анненский. Гончаров и его Обломов
97. Вильям Шекспир и его произведение "Ромео и Джульетта"