Ursprung dieser beiden Einrichtungen aber ist die Fotografie. Ohne die Fotografie gäbe es kein Fernsehen oder Kino, denn Kino ist ursprünglich nichts anderes als schnell hintereinander gezeigte Fotografien.
Der Begriff Fotografie (Video 1) geht auf die beiden griechischen Wörter "photo" und "graphein" zurück. Sie bedeuten "Licht "und "schreiben".
Fotografie ist ein Sammelbegriff für Verfahren zur Herstellung von Bildern auf lichtempfindlichen Flächen (Platte, Papier, Film).
Durch das Licht, d.h. durch elektromagnetische Strahlung kommt es zu einer fotochemischen Reaktion auf der Filmoberfläche. Die Abbildungen, die bei dieser Reaktion entstehen, werden Fotografie genannt.
Grundlagen der Schwarz-Weiß-Fotografie
Ohne Chemie würde Fotografieren nicht funktionieren. Grundlage
der Fotografie ist die Lichtempfindlichkeit von Silberhalogeniden.
Silberhalogenide sind sehr lichtempfindlich.
Durch die Zuführung von Energie in Form von Licht zerfallen sie in
elementares Silber und das entsprechende Halogen. 
Durch die Bildung des elementaren Silbers färben sich die weiß
bis gelb gefärbten Silberhalogenide schwarz. Daher bewahrt man diese
Substanzen in Laboratorien lichtgeschützt in braunen Flaschen auf.
Vom Film zum Foto
Ein Negativfilm besteht aus
einer transparenten (durchsichtigen) Trägerschicht, meistens Celluloseacetat
oder einem Polyester.
Auf diese Trägerschicht wird eine feste Dispersion aus Silberhalogenidkörnern
(meist Silberbromid AgBr) aufgetragen, die sich in einem sogenannten
Schutzkolloid befindet. Dieses Schutzkolloid besteht aus Gelatine und
bildet eine Hülle um die Silberhalogenidschicht.
Silberbromidkristalle sind nicht wie ideale Kristalle aufgebaut, sondern
enthalten sogenannte Fehlstellen. Diese Fehlstellen werden dadurch verursacht,
dass ein Teil der Silber-Ionen beweglich ist und die regelmäßige
Struktur des Gitters verlassen kann. Diese Ionen werden Zwischengitter-Ionen
genannt. Diese Zwischengitter-Ionen können leichter angeregt werden
als die "normalen" Kristall-Ionen. Absorbiert ein Silberbromidkristall
ein Photon, so entsteht ein Fotoelektron, das sich mit einem Zwischengitter-Silberion
vereinigen kann. Das entstandene Silberatom wird Latentbildkeim genannt.
Durch die Belichtung entsteht auf diese Weise ein latentes Bild. Das Bild heißt latent, weil es zwar bereits vorhanden, aber noch nicht sichtbar ist, da die Silberkeime noch nicht sichtbar sind (latent von lat. latere = verborgen sein).
Silberbromid kann allerdings nur Licht mit einer Wellenlänge, die
kleiner als 480 nm ist, absorbieren, was UV-Licht und blauem Licht entspricht.
Der Bereich des sichtbaren Licht erstreckt sich jedoch von 400 nm - 800
nm.
Um auch längerwellige (energieärmere) Strahlung zu erfassen,
werden Sensibilisatoren eingesetzt. Dabei handelt es sich um bestimmte
Farbstoffmoleküle, die Strahlung oberhalb von 480 nm absorbieren.
Durch die Lichtenergie werden sie in einen angeregten Zustand versetzt
und sind für kurze Zeit mit Energie angereichert. Diesen Energieüberschuss
können sie auf andere Moleküle oder Atome (Akzeptoren) übertragen.
Voraussetzung hierfür ist, dass die benötigte Anregungsenergie
des Akzeptors kleiner ist als die Energie des angeregten Donators.
Entwickeln des Films
Das latente Bild, das nach der Belichtung auf dem Film vorhanden ist,
muss nun durch chemische Behandlung sichtbar gemacht werden.
Dieses Sichtbarmachen wird als Entwicklung bezeichnet. Die erhaltene Abbildung
wird als Negativ bezeichnet, da in ihr die dunklen Stellen des Originals
(Ursprungsmotiv) hell, helle Stellen dagegen aber dunkel wiedergegeben
werden. Die Entwicklung erfolgt mit dem sogenannten Entwickler, einer
alkalischen Lösung eines Reduktionsmittels, z. B. Hydrochinon. Die
organischen Bestandteile dieser Lösung reduzieren die Silber-Ionen
in der Umgebung der Silberkeime zu elementarem Silber.
Dabei kommt es zu einer katalytischen Verstärkung der Reduktion an den Stellen, an denen sich viele Silberkeime befinden, d. h. an den stärker belichteten Stellen. Je mehr Latentbildkeime sich an einer Stelle des Bildes befinden (d. h. je stärker diese Stelle belichtet wurde), desto stärker wird diese Stelle bei der Entwicklung geschwärzt. Das Bild wird nun als Negativ sichtbar.
Fixieren des Bildes
Nachdem der Entwickler gut abgespült wurde, muss das Bild fixiert
werden, weil ansonsten jeder weitere Lichteinfall ein weiteres Schwärzen
des Negatives hervorrufen würde. Durch das Fixierbad, das leicht
sauer ist, werden die übrigen Silberhalogenidreste herausgelöst
und die Silberatome stabilisiert. Das Fixierbad besteht meistens aus Natriumthiosulfat
oder Ammoniumthiosulfat. Natriumthiosulfat reagiert mit dem restlichen
Silberhalogenid zu einem Komplex aus Silber und Thiosulfat und zum entsprechenden
Natriumhalogenid.
Die entstehenden Verbindungen sind wasserlöslich und können
somit gut ausgewaschen werden.
Danach muss der Film sorgfältig gewässert werden, da Überreste
des Fixiermittels zur allmählichen Zerstörung des Negativs führen
würden. Im Anschluss daran kommt das Negativ noch in ein Reinigungsbad,
wodurch die Bildung von Wasserflecken verhindert wird.
Herstellen des Abzuges
Aus diesem Negativ, das ja die Helligkeitswerte verkehrt wiedergibt, muss
jetzt noch ein Positiv, der sogenannte Abzug hergestellt werden. Dies
geschieht, indem man das Negativ auf Fotopapier projiziert. Das Fotopapier
wird dann nach einem ähnlichen Verfahren entwickelt und man erhält
vom Negativ ein Positiv. Der Vorteil dieser Variante ist, dass man von
einem Negativ unendlich viele Positive herstellen kann. Außerdem
kann man leicht Vergrößerungen anfertigen.
Farbfotografie
Heutzutage wird nur noch selten mit Schwarz-Weiß-Filmen fotografiert.
Es werden hauptsächlich Farbfilme eingesetzt.
Grundlagen
Licht ist aus elektromagnetischer Strahlung verschiedener Wellenlängen
(Farben) zusammengesetzt. Man kann durch die Mischung der additiven Grundfarben
oder der subtraktiven Grundfarben jede Farbe erzeugen.
Die additiven Grundfarben sind Blau, Rot und Grün. Die Bezeichnung
additiv rührt daher, dass eine Mischung aller drei Farben wieder
weißes Licht ergibt. Mit den subtraktiven Farben Cyan, Magenta und
Gelb kann man jeweils einen Teil des weißen Lichts "entfernen".
Cyan (= Blau + Grün) entfernt den Rotanteil des Lichtes, Magenta
(= Rot + Blau) den grünen Anteil und Gelb (= Rot + Grün) den
blauen Anteil des weißen Lichts. Mischt man zwei subtraktive Grundfarben,
so erhält man eine additive Grundfarbe. Eine Mischung aller subtraktiven
Grundfarben ergibt schwarz, da alle Farbanteile des Lichts entfernt werden.
In der Farbfotografie spielt fast ausschließlich die subtraktive
Farbmischung eine Rolle.
Aufbau
Farbfilme sind in ihrer Zusammensetzung komplizierter aufgebaut als Schwarz-Weiß-Filme.
Sie bestehen aus mehreren verschiedenen Schichten, wobei sich lichtempfindliche
Schichten und Filterschichten abwechseln.
- Blauempfindliche Schicht (ohne Sensibilisatoren). Sie enthält
einen Kuppler, der beim Entwickeln gelb wird.
- Gelbfilter, der alles blaue Licht absorbiert.
- Grünempfindliche Schicht (durch einen Sensibilisator). Sie enthält
einen Kuppler, der beim Entwickeln Magenta wird.
- Rotfilter, der alles grüne Licht absorbiert.
- Rotempfindliche Schicht (durch einen Sensibilisator). Sie enthält
einen Kuppler, der beim Entwickeln blaugrün wird.
- Antihaloschicht, die sämtliches Restlicht absorbiert, sodass keine Strahlung reflektiert werden kann, denn dies würde zu Unschärfe führen.
Die Entwicklung solcher mehrschichtigen Filme geht auf EASTMAN KODAK in
den USA (1935) und AGFA-GAEVERT in Deutschland (1936) zurück. Die
farbempfindlichen Schichten enthalten eine Dispersion aus Silberbromidkristallen,
an die der entsprechende Sensibilisator durch Adsorption gebunden ist,
und einen Farbkuppler, der nach der Entwicklung die belichteten Stellen
Cyan, Magenta bzw. Gelb färbt.
Entwickeln
Wird der Farbfilm belichtet, entsteht in jeder der drei Schichten ein
latentes Schwarz-Weiß-Bild. Bei der Entwicklung wird wie beim Schwarz-Weiß-Film
das Silberbromid durch den Entwickler zu metallischem Silber reduziert.
Der Entwickler wird hierbei oxidiert. Die oxidierte Form des Entwicklers
kann nun mit dem Farbkuppler zu einem Farbstoff reagieren. So entsteht
ein farbiges Negativ aus den Farben Cyan, Magenta und Gelb.
Danach wird wiederum das unbelichtete Silberhalogenid mit Hilfe von Natriumthiosulfat
(Fixierbad) entfernt. Das Fotopapier, auf dem das Positiv entsteht, ist
ähnlich in Schichten aufgebaut wie das Filmmaterial. Belichtet man
das Papier durch das Negativ hindurch, entsteht wiederum ein latentes
Bild. Dieses wird mit dem Entwickler sichtbar gemacht, indem das Silberhalogenid
reduziert wird und sich aus dem Entwickler und dem Farbkuppler ein Farbstoff
bildet. Das anschließende Fixieren funktioniert wie beim Schwarz-Weiß-Film,
und man erhält das Positiv mit den wirklichkeitsgetreuen Farben.
Digitalkameras
Digitalkameras sind im
Wesentlichen genauso aufgebaut wie herkömmliche Fotoapparate. Der
entscheidende Unterschied besteht darin, dass das Bild nicht auf einem
Film gespeichert wird, sondern auf einem CCD-Chip (CCD ist die Abkürzung
von charge-coupled device - ladungsgekoppeltes Schaltelement).
Dieses Halbleiterbauelement besteht aus vielen kleinen schachbrettartig
angeordneten Zellen (Pixeln). Fällt Licht auf den CCD-Chip, so ist
die Intensität des auf verschiedene Stellen fallenden Lichtes unterschiedlich.
Diese unterschiedliche Lichtintensität bewirkt eine unterschiedliche
Aufladung der Pixel. Diese Ladungen werden ausgelesen, in ein digitales
Bild umgewandelt und in einem Speicher abgelegt.
Diese im Speicher abgelegten Bilder können
- mit einem Farbdrucker ausgedruckt werden oder
- auf einen PC übertragen, dort bearbeitet, gespeichert und bei Bedarf ausgedruckt werden.
Entscheidend für die Bildqualität ist vor allem die Bildauflösung.
Ein normales Kleinbildnegativ hat eine Auflösung von ca. 4 Millionen
Bildpunkten. Die schnelle technische Entwicklung hat dazu geführt,
dass die Bildauflösung der Digitalkameras ähnlich hoch ist wie
bei Filmen. Allerdings sind gegenwärtig gute Digitalkameras wesentlich
teurer als entsprechende herkömmliche Fotoapparate.
Die digitale Fotografie hat aber zwei entscheidende Vorteile:
-
Digitale Bilder lassen sich mithilfe von speziellen Bildbearbeitungsprogrammen im Computer in vielfältiger Weise bearbeiten, allerdings auch leicht manipulieren.
-
Die Lichtempfindlichkeit von Digitalkameras übertrifft schon heute die von Filmen. Damit kann man auch noch in schwach beleuchteten Räumen brauchbare Bilder machen.