Кіріспе

Фотографияда өзара әрекеттесу – жарыққа сезімтал материалдың реакциясын анықтайтын жарықтың қарқындылығы мен уақыты арасындағы кері байланыс. Мысалы, пленканың қалыпты экспозиция диапазонында, өзара әрекеттесу заңына сәйкес, пленканың реакциясы жалпы экспозициямен анықталады, ол қарқындылық × уақыт ретінде есептеледі. Сондықтан, бірдей реакция (мысалы, дамытылған пленканың оптикалық тығыздығы) уақытты қысқарту арқылы және жарықтың қарқындылығын арттыру арқылы, немесе керісінше, қол жеткізілуі мүмкін. Көптеген сенситометриялық өлшемдерде, мысалы, фотоэмульсия үшін Хуртер және Дриффилд қисығын (оптикалық тығыздық пен жалпы экспозицияның логарифмі арасындағы байланыс) өлшеу кезінде, өзара әрекеттесу қабылданады. Фильмнің немесе сенсордың жалпы экспозициясы, фокус жазықтығындағы жарық интенсивтігі мен экспозиция уақытының көбейтіндісі, люкс-секундтармен өлшенеді.

Химиялық фотосуретке түсіруде

Фотографияда өзара әрекеттесу – бұл жарықтың фильмге тигізетін әсерін анықтайтын жалпы жарық энергиясының, жарық интенсивтілігі мен экспозиция уақытының көбейтіндісінің, сәйкесінше диафрагма және затвор жылдамдығы арқылы бақыланатын, жалпы экспозицияға пропорционалды қатынас. Яғни, жарықтықтың белгілі бір көбейткішпен артуы дәл сол көбейткішпен экспозиция уақытының қысқаруымен толықтырылады, және керісінше. Басқаша айтқанда, белгілі бір фотосуреттік нәтиже үшін диафрагманың ауданы мен затвор жылдамдығы арасында кері пропорционалды байланыс бар, яғни бірдей әсерге кеңірек диафрагмаға жылдам затвор жылдамдығы қажет. Мысалы, 10 EV мәні диафрагма (f саны) 2.8 және затвор жылдамдығы 1/125 с болғанда қол жеткізіледі. Сол экспозицияны диафрагма ауданын 2 есеге арттырып, экспозиция уақытын 1/250 с-қа дейін екі есеге қысқартқанда немесе диафрагма ауданын 4 есеге кемітіп, экспозиция уақытын 1/60 с-қа дейін екі есеге арттырғанда да алуға болады; әр жағдайда пленканың реакциясы бірдей болады деп күтіледі.

Өзара іс-қимылдың орындалмауы

Көптеген фотоматериалдар үшін өзара қарым-қатынас экспозиция ұзақтығының мәндерінің диапазонында жақсы дәлдікпен сақталады, бірақ бұл диапазоннан шыққанда бұл қарым-қатынас бұзылады: бұл өзара қарым-қатынастың сәтсіздігі (өзара қарым-қатынас заңының бұзылуы немесе Шварцшильд эффектісі). Жарық деңгейі өзара қарым-қатынас диапазонынан төмендегенде, эквивалентті жауап алу үшін қажетті ұзақтық пен, демек, жалпы экспозиция формула көрсеткеннен артық болады. Мысалы, қалыпты экспозиция үшін қажетті жарықтың жартысында, бірдей нәтиже алу үшін экспозиция ұзақтығы екі еседен астам ұзартылуы керек. Бұл әсерді түзету үшін қолданылатын коэффициенттерді өзара қарым-қатынас факторлары дейді (төмендегі үлгіні қараңыз). Жарық деңгейі өте төмен болғанда, пленканың сезімталдығы төмендейді. Жарықты дискретті фотондар ағыны ретінде қарастыруға болады, ал жарыққа сезімтал эмульсия дискретті жарыққа сезімтал түйіршіктерден, әдетте күміс галоид кристалдарынан тұрады. Әрбір түйіршік жарықпен шақырылған реакцияның жүруі және жасырын бейне пайда болуы үшін белгілі бір мөлшерде фотонды сіңіруі керек. Атап айтқанда, егер күміс галоид кристаллының бетінде төрт немесе одан көп азайтылған күміс атомдарының шоғыры болса (жеткілікті мөлшерде фотондарды сіңіру нәтижесінде, әдетте бірнеше ондаған фотон қажет), ол дамуға қабілетті болады. Жарық деңгейі төмен болғанда, яғни уақыт бірлігіне фотондардың саны аз болғанда, фотондар әрбір түйіршікке салыстырмалы түрде сирек тиеді. Егер қажетті төрт фотон жеткілікті ұзақ интервалда келсе, алғашқы бір немесе екі фотоннан туған ішінара өзгеріс, жеткілікті фотондар келгенше, тұрақты болып сақталмайды, соның нәтижесінде тұрақты жасырын бейне орталығы пайда болмайды. Апертура мен жапқыш жылдамдығы арасындағы қалыпты тепе-теңдіктің бұзылуы өзара қарым-қатынастың бұзылуы деп аталады. Әр түрлі пленканың жарық деңгейі төмендегендегі реакциясы әртүрлі болады. Кейбір пленкалар өзара қарым-қатынастың бұзылуына өте сезімді, ал басқалары оған аз бейім. Кейбір пленкалар қалыпты жарықтандыру деңгейлерінде және қалыпты экспозиция уақытында өте сезімтал болса, жарық деңгейі төмендегенде сезімталдығының көп бөлігін жоғалтады, ұзақ экспозиция үшін «баяу» пленкаға айналады. Керісінше, кейбір пленкалар қалыпты экспозиция ұзақтығында «баяу» болса, жарық деңгейі төмендегенде жарыққа сезімталдығын жақсы сақтайды. Мысалы, белгілі бір пленка үшін, егер жарық өлшегіш 5 қажетті EV көрсетсе және фотограф диафрагманы f/11-ке орнатса, онда әдетте 4 секундтық экспозиция қажет болады. 1,5 өзара түзету коэффициенті экспозицияны 6 секундқа дейін ұзартуды талап етеді. Өзара қарым-қатынастың бұзылуы әдетте фильм үшін 1 секундтан, ал қағаз үшін 30 секундтан ұзақ экспозицияларда байқалады. Өте жоғары жарықтандыру деңгейлерінде және өте қысқа экспозицияларда да өзара қарым-қатынас бұзылуы мүмкін. Бұл ғылыми және техникалық фотосуретке қатысты мәселе, бірақ жалпы фотографтар үшін сирек кездеседі, өйткені бір миллисекундтан аз экспозиция жарылыстар мен бөлшектер физикасы сияқты жағдайларда немесе өте жоғары жапқыш жылдамдықтарымен (1/10 000 секунд немесе одан да жылдам) жылдам қозғалысты түсіргенде ғана қажет.

t > 1 секунд үшін қарапайым модель

Микроскоптың кейбір үлгілері өзара әрекеттесудің сәтсіздігін толықтыру үшін автоматты электрондық модельдерді пайдаланады, әдетте, дұрыс уақыт, Tc, өлшенген уақыт, Tm, секундтармен өрнектелетін қуат заңы түрінде көрсетіледі, яғни Tc = (Tm)p. P-нің қалыпты мәндері 1,25-тен 1,45-ке дейін, бірақ кейбіреулері 1,1-ге дейін төмен, ал 1,8-ге дейін жоғары болуы мүмкін.

Астрофотография

Өзара әрекетсіздік – фильмге негізделген астрофотография саласындағы маңызды құбылыс. Галактикалар және тұмандықтар сияқты терең ғарыш нысандары көбінесе соншалықты әлсіз болады ki, қарусыз көзге көрінбейді. Жағдайды одан да қиындататыны, көптеген нысандардың спектрлері фильмдік эмульсияның сезімталдық қисықтарымен сәйкес келмейді. Көптеген нысаналар кішкентай болып келеді және ұзақ фокус арақашықтығын қажет етеді, бұл фокус қатынасын 5-тен асырады. Бұл факторлардың жиынтығы фильммен түсіруді өте қиын жасайды; әдетте 30 минуттан бір сағаттан астам уақытқа дейін экспозиция талап етіледі. Мысалы, Андромеда галактикасын 4-те түсіруге шамамен 30 минут уақыт кетеді, ал 8-де бірдей тығыздық алу үшін 200 минутқа жуық экспозиция қажет болады. Телескоп нысанды бақылап тұрғанда, әр минуттың маңызы зор; сондықтан, өзара әрекетсіздік астрономдардың цифрлық бейнелеуге көшуіне ықпал ететін маңызды себептердің бірі болып табылады. Электрондық бейне сенсорларының ұзақ экспозиция уақыты мен төмен жарық деңгейінде өзіндік шектеулері бар, олар әдетте өзара әрекетсіздік деп аталмайды, атап айтқанда, қараңғы токтан туындайтын шу, бірақ бұл эффект сенсорды салқындату арқылы бақыланады.

Голографиялық

Голографияда да осындай мәселе бар. Ұздіксіз толқынды лазерді пайдаланып голографиялық пленканы экспозициялау кезінде (яғни бірнеше секунд бойы) қажетті жалпы энергия, импульсті лазерді пайдаланып экспозициялау кезінде (яғни шамамен 20-40 наносекунд бойы) қажетті жалпы энергиядан айтарлықтай кем, себебі өзара байланыстың бұзылуы орын алады. Бұл үздіксіз толқынды лазермен тым ұзақ немесе тым қысқа экспозициялардың нәтижесінде де болуы мүмкін. Өзара байланыстың бұзылуына байланысты фильмнің жарықтығының төмендеуін ішінара теңдеу үшін латенсификация деп аталатын әдіс қолданылуы мүмкін. Бұл әдетте голографиялық экспозициядан кейін дереу жасалады және байланыссыз жарық көзі (мысалы, 25-40 Вт қуатты лампа) пайдаланылады. Голографиялық пленканы бірнеше секундқа жарыққа ұстау голограмманың жарықтығын бірнеше есеге арттыруы мүмкін.