摄影术是在光学和化学进步的基础上诞生出来的。在最初的摄影化学方面,有两位大师功不可没,他们就是德国人舒尔策和英国人韦奇伍德,是他们总结了前人的经验,不断实践,并且提出了最初的摄影化学理论。之后是法国的夏尔勒在黑房子里得到了短暂的影像。他们都为达盖尔的摄影术诞生,以及后来发展壮大的现代银盐感光摄影技术,奠定了化学理论基础。

人类对于摄影化学的探索,要比在光学上的探索晚得多。历史上关于摄影化学方面的最早的记录,是阿拉伯的化学家哈及莫(Dschabir Lbn Hajjam),他是第一个把银放在了硝酸里,得到了硝酸银。

在公元1200年左右,德国的巴尔斯特(Albert von Ballstadt)伯爵的长子马尼斯(Albert Magnus)在他的书中,说到了光宇硝酸银遇到一种有机物后能变黑的理论。他的一些化学著作于1651年在法国里昂又全部出版了。

感光材料有哪些技术(追根溯源之摄影感光材料及化学的探索发展)(1)

这个时期欧洲炼丹术流行,许多人迷醉于各种药剂的配制提炼,希望能找到一些延年益寿、治愈病症的处方。在这些人中,有一位法国人偶尔发现和配制出了氯化银,这也是人们第一次制作出氯化银。他也发现了在光的作用下,某种物质会变黑的基本理论。这位法国人的名字叫法布里虚(Fabricius)。有一天,他躲在他的实验室里,象往常一样做他的药剂配制试验。在拜过鬼神后,开始研究一些中世纪流行的魔法书,在使材料变化的试验过程中,他在银盐中放进海盐,得到了氯化银的沉淀物。当年人们把这种物质称作弯月。他把这种物质提取出来后,发现这个白得象奶的物质只要一经阳光照射,就马上变黑了。法布里虚继续研究这样一个不同寻常的发现,他写了一本名为《金属》的技术书,发表于1556年。他说物体的投影通过一个玻璃滤镜,可以在一个角质银的涂层上固定成黑色和灰色。这个颜色是能够变化的,可以随着某一局部被完整地照射或者仅仅被散射光照射,而变成黑色或灰色。很可惜,这位发明家的探索就局限和停留在这个地方。如此重要的发现,连同总结出的文字一起都埋没在他们手里。当时的科学家还不知道在试验中观察到的现象,应该再反复实践,上升到科学的理论,然后再运用到发明中去。我们从当年的文字记录来看法布里虚等人,十分为他们惋惜。他们对法术的痴迷,使得他们在更重要的发明前止步。就像后来人的评价:“他们像童话中的狗一样,舍去猎物而对它们的影子紧追不放。”

英国的化学家博依勒(Robert Boyle,1623-1691)生于一个声势显赫的家庭,也是著名Royal公司的创办人,他在1663年发现了氯化银经过光照后会变黑的现象。1694年巴黎的医生兼化学家奥姆拜尔(Wilhem Homberg,1652-1715)把一个小的牛骨盒放在硝酸银里,取出后在阳光下暴晒,结果牛骨盒变黑了。

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德国的舒尔策(Heinrich Schulze,1687-1744)是在Altdorf大学任教的医学教师,同时也是拉丁语教师盒阿拉伯语教师。他在1727年也发现了硝酸银在阳光的照射下会变黑的现象。他硝酸银和白垩混合,再把这些白色混合物放在玻璃瓶子里,在阳光下晒,结果面向阳光的一侧变黑。他又在瓶子前面放上一张镂空的纸,暴晒后,镂空的花纹部分也变黑了。这时人们知道了并不是温度升高使物质变色,而是光的作用。舒尔策把他的发明报告给了纽伦堡(Nuremberg)地区的科学院。后来埃德尔(Eder)说,这个德国人是第一个用银盐变黑的方法来印制图像的,所以他是第一个发明摄影术的人。但是热尔晒姆(Gernsheim)认为,不能说是这位德国人发明了摄影,因为他并没有把他的发明和黑盒子联系起来。

1737年,身为化学家的埃罗特(Jean Hellot,1685-1766)告诉科学院,他找到一种墨水,这种墨水是由硝酸银做成的。把它写到纸上,经过阳光的照射,可以看到写出的效果。用这种方法写在纸上的字,只可以保存在黑暗中,阳光照射后,还可以保留一个小时。这个试验,使埃罗特成为第一个在纸上涂布硝酸银的人。

意大利的物理学家贝卡里亚(Giovanni Battista Beccaria,1716-1781)发现了阳光对氯化银的作用。此人是科学院院士,他写过一本书《De I art》。他说光能更换物体的颜色,也能更换物体的结构。他在1757年也把一些氯化银放在瓶子里,这个瓶子见光后变色,而背光的一面没有变化。他做的这个试验,和以前提到的舒尔策在30年前做的差不多。

1761年,法国人罗谢(Charles Francois Tiphaigne de la Roche,1729-1774)出版了《Giphantic etant I anagramme de Tiphaigne》一书。这本书第一次提到了可以把一个视点记录下来的事情。他是康城(Caen)的医生,写过许多著作,据说尼埃普斯在年轻时很喜欢读他的书。由此也可以说,尼埃普斯后来拍摄出世界上第一张照片受他的影响不小。

到了18世纪70年代,伟大的瑞典化学家希尔通过对氯化银经光的作用变黑的属性的研究,奠定了银盐照相化学的基础。他还进一步测得:氯化银曝光后失去氯而生成了金属银。

法国的夏尔勒(Jacques Alexandre Cesar Charles,1746-1823)是物理教授,在索邦大学任教。1780年他用阳光在银盐的纸上晒,得出了一个影子的轮廓图像。他是第一个试着在黑房子里做最初级的摄影尝试的人,有很多人来听他的实验课。他利用阳光把他的一个学生的影子投射到白纸上,形成一个影子。这张白纸预先涂布了氯化银,通过阳光照射,被遮住的部分(阳光射不到的地方)就变成了白色了,于是就出现了一个黑白分明的准确的影子的影像。人们在课堂上互相传递这张纸,都觉得不可思议。但是很快,教室里的光线把白色的地方也慢慢地照黑了,人的影子也逐渐从纸上消失了。他试着用黑盒子,想在黑盒子里得到这个影子,但是没有成功。

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关于这一没有成功的摄影的创举,费古耶尔(Louis Figuier)在《科学的奇迹:摄影》一书中写到:1780年,夏尔勒在讲课时当场做了一个试验。他在一个黑房子的屏幕上,得出了一个图像,黑房子里已经放上一张纸,纸上涂有氯化银,图像亮的地方在纸上印出黑色。

英国著名的陶艺家Josiah Wedgwood的儿子,物理学家韦奇伍德(Thomas Wedgwood,1771-1805),也做了一个与夏尔勒教授相似的试验。他把纸屏幕浸上硝酸银,放到黑房子里面,经过阳光的照射得到影子。但是也是只能在黑暗中保持这个影子。一直到1802年,他又有了创造性的发现-他试验了硝酸银对阳光的反应。他在途过硝酸银的皮革上放上不透光的树叶,然后在阳光下晒,结果皮革上未被盖住的部分变黑,而树叶盖住的部分是白色的。他也在经过处理的纸上复制了一些不透光的东西,但是没能长时间地将其固定住,时间长了,这些影像就消失了,他把教堂的彩色拼花玻璃复制出来,是在皮革或纸上涂上氮或者硝酸银来制作的。他还试验使用黑盒子,但是发现里面的光线太弱,在短时间里不会产生变化。1802年,韦奇伍德写了一本书,里面有关于用光反射图像方面的记录。

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韦奇伍德

韦奇伍德的同事,英国人埃尔斯谢尔(John Frederik William Herschel,1792-1871),发现了硫代硫酸钠可以把银的卤化物在水中溶解的现象。这就是说他解决了如何把银质的照片固定住,也就是解决了定影的问题。但是他还没有把这些和银盐能够变黑联系在一起。有趣的是,埃尔斯谢尔和韦奇伍德在伯明翰(Birmingham)地区的同一间公司工作,公司的名字叫“月亮”(Societe Lunaire)。这两个每天见面的同事,都没有把自己的发现告诉对方。如果这两位近在咫尺的科学家能够及时沟通,共同努力,也许摄影术就能提前发明出来了。

英国化学家达维(Humphrey Davy,1778-1829)写文章介绍了韦奇伍德的试验,他写到:“现在就是缺少一种方法,能够阻止图像的浅色部分在光线照射后继续变黑的方法。一直到现在,我们只能把它保存在黑暗的地方,而且保存的时间不长。我试验过所有的可能的方法,设法阻止没有颜色的地方继续变黑,都是徒劳无功。在黑房子里观察图像太黑了,无法用硝酸银的方法得到一张真正完整的图像。”

这一难题让夏尔勒教授、韦奇伍德都为之却步。而达维把他们的工作中遇到的问题十分明确地总结出来,那就是:如何能够长时间固定住黑盒子里的影像?这个问题最后被两位天才的法国人尼埃普斯和达盖尔解决了。

18世纪末到19世纪初的几十年,化学家对光的化学活性进行了大量的研究,并获得许多重大发现。如柏格曼摸索了光对汞盐所起的变化;多柏林纳发现了铁盐的照相化学作用;苏高乌发现了铬鞣明胶的光敏作用等等。这一时期被认为是感光化学的创立时期。正是因为感光化学的发现和发展,才使摄影术的发明成为可能。

二、从凹板照相术刀达盖尔法

1826年,世界摄影史上的第一张永久性照片拍摄成功。这是由法国科学家J.N.尼埃普斯在他的工作室的窗口拍摄的。他成功地在一块铅锡合金板上涂布一种油溶的白沥青,然后置于暗箱中,经过长时间曝光,是沥青硬化。再将金属板置于柴油中漂洗,把白沥青未硬化部分洗去。这样影像的明亮部分为白色,在黑色金属板的衬托下显现影调与原物相似的正像。从而获得了世界上第一张永久性的影像。尼埃普斯称这种方法为“凹板照相术”。1829年,法国一位叫L.达盖尔的舞台美术师遇见了尼埃普斯,由于两人彼此志向相同,他们共同签订《暂定基本合作书》的协议,共同研究摄影术,确认此项事业由两个人共有。若发明成功后,应该用“尼埃普斯-达盖尔”商标,取得的专利为二人共有。不幸的是,1833年尼埃普斯因患脑溢血病故,达盖尔一个人继续研究摄影术。1835年在达盖尔48岁时,他发明了银板碘化银法,遗憾的是所得影像无法固定。经过无数次的反复试验和摸索,在1837年达盖尔终于发现食盐可做银盐的溶剂,最终确立了一种比较完善的摄影方法,称之为“达盖尔法”。

“达盖尔法”是用一块涂银铜板经过磨光后置入到碘蒸气中,使其表面形成碘化银层,再把此板放在暗箱中曝光。曝光后的银板经过汞蒸气熏蒸,使原来不可见影像变为可见影像。最后用食盐溶液洗去未曝光的银盐,把影像“固定”。从而获得了永久保存的正像,1839年8月19日,达盖尔在法国巴黎科学院表演了他的照相方法,摄影术从此诞生。

三、照相冲洗工艺的发明

19世纪中叶,在英国也有一个对摄影术很感兴趣的人,他就是英国业余科学家W.H.弗克斯.塔博特。早在1839年,塔博特就根据一位化学家的建议选用海波(硫代硫酸钠)作为定影剂;1840年他又发现了“潜影”的存在,并用没食子酸进行显影;1841年他发明了“卡罗法”,即用氯化银沉淀在纸面上,在以过量硝酸银加以敏化,取此物与底片叠合在日光下暴晒一个小时制作相片。虽然“卡罗法”运用了与今天基本相同的显影、定影方法,但塔博特所得的影像不够清晰,显然还必须发明某种能把卤化银保持在透明材料上的方法。这一工作引起了同一时期的英国爵士J.汉谢尔的重视,他将“卡罗法”纸质材料经油或蜡质处理,变成半透明状的感光纸,并用以在别的底片上晒印出正式的正像照片,从而成为世界上第一个制成负像后又用以印制出照片的人。汉谢尔的这一发明,可以说比达盖尔的影响还要深远。由汉谢尔等人发明的照相冲洗工艺指导今天仍在摄影中应用。

四、从湿板向干板的进化

为了寻找更透明的支持体,摄影术的早期奠基人尼埃普斯的侄子N.S.维克多用加有碘化物的鸡蛋清涂布在玻璃板上,干燥后用硝酸银溶液处理,制作照相底板,获得了良好的效果。约在1850年,B.依拉德制造出了鸡蛋清纸,并成为当时最常用的印相材料。但这些照相底板都必须由摄影者及时制作,趁“湿”使用(湿板)。所以19世纪中叶的摄影家拍摄时不得不随身携带许多装满化学药品的瓶瓶罐罐,供制作底板时使用,拍摄极不方便。

1851年是摄影史上划时代的一年,摄影经历了一场重大的变革,英国雕塑家F.S.阿切尔发明的火棉胶法,使摄影得到了普及。

阿切尔火棉胶法首先刊登在1851年的伦敦《化学家》杂志上。具体做法是把硝化棉溶解在乙醚和酒精的混合液中,并加入少量的碘化物和溴化物,涂布在玻璃板上。待乙醇和乙醚蒸发后即在玻璃板上留有一层薄薄的透明涂层。经硝酸银溶液处理后,照片底板就制成了。通过曝光、显影、定影后即可获得照片。这种感光底板的曝光时间由过去的数分钟缩短到几秒钟,且能获得颗粒细腻的负像或正像。

继火棉胶法诞生后的1836年,C.罗索上校发明了干板坚膜剂丹宁酸;1871年英国R.L马多克斯发现了制造银盐的明胶乳剂,并在《英国摄影杂志》上介绍了自己的“干板法”;1832年J.布奇思进一步制造出了明胶干乳剂。到1874年照相公司正式出售明胶溴化银干板了。经过上述科学家的努力,终于使摄影实现了从湿板向干板的进化。

五、胶卷的诞生

1879年美国的G.伊斯曼不仅做出了高质量的干板,而且创制了干板涂布机,并申请了专利。但由于每拍摄一次就要换一次底板,拍摄还是布方便。如何寻找一种更理想的拍摄底板呢?1883年-1884年,伊斯曼设想并创始了一种新的技术体系,即目前人们所熟悉的胶卷,其方法是在长条的纸片上涂布含卤化银的感光乳剂,将其卷绕在轴芯上,这就是现代胶卷的雏形。但由于纸质胶卷透明度差、强度不牢等原因,伊斯曼又开始寻找一种更合适的透明支持体,终于在1888年获得了可行性的成果,那就是硝酸纤维素片基。这种胶卷可以拍摄100张照片,拍摄完毕将相机和胶卷一起寄到伊斯曼创建的柯达公司,两周后便可收到重新上好胶卷的相机和冲印出来的照片,当时的口号是“你们按快门我们来完成”这样现代摄影术的时代来到了。

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