Farbfotographie

Vor mehr als 100 Jahren sah man der Forschung in der Farbfotografie in natürlichen Farben erwartungslos entgegen. Wer farbige Fotos haben wollte, musste jene Aufnahmen nachcolorieren lassen. Heutzutage ist die Farbfotografie aus nahezu keinem Lebensbereich mehr wegzudenken.

Die Prozesse die notwendig sind, damit eine Farbfotografie entstehen kann, werden im Folgenden erläutert:

Der fotographische Elementarprozess

Silberhalogenid (Silberbromid, aber auch –iodid und –chlorid) färbt sich am Licht infolge photochemischer Zersetzung in Silber und Halogen schwarz:

Diese Lichtempfindlichkeit ist die Grundlage sowohl der Schwarz-Weiß-  als auch der Farbfotografie.

Die Spektrale Sensibilisierung

Im Fotomaterial liegen  Silberhalogenid-Mikrokristalle in einer Gelatineschicht  auf einem Trägermaterial (bei einem Film Kunststofffolie, bei Fotopapier Papier). Die Kristalle sind die Speicherelemente für die Registrierung optischer Information. Sie sind jedoch nur für blaues und ultraviolettes Licht empfindlich. Um ihre Empfindlichkeit für grünes und rotes Licht zu erreichen, werden „Sensibilisierungsfarbstoffe“  verwendet. Solche Farbstoffmoleküle liegen wie Blätter eines Buches auf der Silberhalogenidschicht.

                          Abb.: Anordnung der Moleküle von Sensibilisierungsstoffen auf Silberbromidschicht

Die Entwicklung

Bei der Entwicklung wird das prinzipiell durch die Latentbildkeime bereits vorhandene, aber latente  Bild

Ag+  +e`   -®   Ag°

Der Entwickler wird dabei selbst oxidiert. Damit der Entwickler nicht auch jene Silberhalogenidkristalle  ohne Latentbild angreift, wird die Entwicklung rechtzeitig durch ein Stoppbad mit stark verdünnter Essigsäure beendet.

Das Fixieren

Weil das Bild noch unverändertes Silberhalogenid enthält, darf es nach der Entwicklung noch nicht ans Tageslicht. Mit Hilfe von Natriumthiosulfat wird dieses nun beim Fixieren entfernt. Unlösliches Silberhalogenid wird dabei in lösliches Komplexsalz umgewandelt:

Das Komplexsalz kann mit Wasser abgewaschen werden.

Vom Negativ Zum Positiv

Hiernach erhält man ein lichtbeständiges Negativ, das an hell belichteten Stellen dunkel ist und umgekehrt. Um ein Positiv, d.h. wirklichkeitsgetreues Bild zu erhalten, wird das durchsichtige Negativ in der Dunkelkammer mit lichtempfindlichem Papier bedeckt und dieses Papier durch das Negativ hindurch belichtet. An den dunklen Stellen des Negativs wird das darrunterliegende Papier nur schwach belichtet an, den hellen Stellen stark. Bei anschließender Entwicklung und Fixierung des Papiers entsteht ein wirklichkeitsgetreuer Abzug.

Nun erhält man ein Schwarz-Weiß-Bild. Um zu verstehen wie Farbfotographie funktioniert, hier ein kleiner Einblick in die physikalische Farbtheorie:

Die Physikalische Farbtheorie

Eine Farbe ist Licht in einer ganz bestimmten Wellenlänge. Man unterscheidet additive und substaktive Grundfarben

Additive Grundfarben: Beim Durchtritt durch ein dichteres Medium  wird weißes Licht in seine Spektralfarbe zerlegt, bei denen man drei Hauptabschnitte unterscheidet: blau, grün und rot. Man bezeichnet diese Farben als additive Grundfarben, weil sie im richtigen Verhältnis zueinander wieder weißes Licht ergeben.

Abb: Mischung der additven Grundfarben

Subtraktive Grundfarben: Yellow, magenta und cyan werden als subtraktive Grundfarben bezeichnet, weil men mit ihnen einen Teil des Weißen Lichtes subtrahieren kann. Mischt man alle drei subtraktiven Grundfarben, subtrahiert man sowohl den ROT-, als auch den GRÜN- und den BLAU-Anteil des weissen Lichtes, die Stelle erscheint schwarz. Durch verschieden starke Mischung kann jeder Zwischenton erzielt werden.      

Abb.: Mischung der subtraktiven Grundfarben

Farbfotografie nach dem subtraktiven Verfahren

Im Gegensatz zum Farbfernsehen spielt die additive Farbmischung in der Farbfotografie kaum eine Rolle. Die gängigen Verfahren basieren alle auf der subtraktiven Farbmischung.

An die Reaktion des Entwicklers mit dem belichteten Silberhalogenid wird eine farbstofferzeugende Reaktion gekoppelt. Der oxidierte Entwickler reagiert mit dem Kuppler über einen Leukofarbstoff zu einem Farbstoff (chromogene Entwicklung).

Ein Farbnegativfilm muss so aufgebaut sein, dass die drei subtraktiven Grundfarben yellow, magenta und cyan bei der Entwicklung in voneinander getrennten Schichten des Filmes entstehen, sonst würde  die richtige Farbe nicht an den richtigen Stellen des Bildes entsehen.

Nach dem Entwickeln liegt elementares Silber neben gekuppeltem Farbstoff vor. Im Unterschied zur Schwarz-Weiß-Fotografie findet nun ein Bleichschritt statt, in dem das Silber zu Silberhalogen oxidiert wird: 

Beim anschließenden Fixieren werden die Silbersalze analog zur Schwarz-Weiß-Fotografie entfernt, zurück bleibt das Farbnegativ.

Abb.: Farbnegativ (links), Farbpositiv (rechts)

Das Positiv wird gewonnen, indem man auf undurchsichtiges Trägermaterial ebenfalls getrennte lichtempfindliche Schichten aufbringt, die durch das Negativ belichtet werden. Bei der Entwicklung werden die belichteten Stellen zu Silber reduziert, während  gleichzeitig durch das Oxidationsprodukt des Entwicklers der subtraktive Farbstoff einkuppelt. Es folgt das Bleich- und Fixierbad, bei dem das Silber zu Silberhalogenid und das Silberhalogenid zu einem wasserlöslichen Komplex reagiert. Nach dem Waschen und trocknen erhält man das wirklichkeitsgetreue Farbpositiv.

Verwendete Quellen:

http://www.uni-bayreuth.de/departments/didaktikchemie/umat/farbfotografie/farbfoto.htm
Chemie aktuell 2 (  Schulbuch für die 8. Klasse)
Zeichenunterricht