引言
在《暗房理论》系列中，我们讨论了胶片被拍摄之后的处理流程（显影、定影）。在《色彩科学》系列中，我们探讨了颜色的感知与评价。现在，我们将目光投向摄影的源头——胶片本身。
胶片不仅仅是涂了药水的塑料片，它是材料科学、量子物理与化学工程的结晶。本系列《胶片理论》将深入微观世界，解析这一模拟介质的物理本质。作为开篇，我们将探讨胶片的核心感光单元——卤化银晶体及其载体明胶。
卤化银晶体 (Silver Halide Crystals)
胶片的感光能力来源于卤化银（AgX）晶体。最常用的是溴化银 (AgBr)，通常掺杂少量的碘化银 (AgI) 以增加感光度并扩展光谱响应。
晶体结构
AgBr 具有面心立方 (FCC) 晶格结构，类似于氯化钠 (NaCl)。
- 晶格缺陷：完美的晶体是不感光的。感光性主要来源于晶体结构中的缺陷，特别是弗伦克尔缺陷 (Frenkel Defect)——银离子 ($Ag^+$) 离开格点位置进入间隙，成为间隙银离子 ($Ag_i^+$)。这些可移动的间隙银离子是潜影形成的关键。
晶体形态工程
为了提高感光度和图像质量，胶片制造商（如 Kodak, Fujifilm, Ilford）对晶体形态进行了极致的工程设计。
立方体颗粒 (Cubic Grain)：
- 传统的晶体形态，体积与表面积比率适中。
- 特点：感光度与颗粒度平衡，宽容度较好。常见于经典乳剂（如 Kodak Tri-X）。
扁平颗粒 (Tabular Grain / T-Grain)：
- Kodak 在 1980 年代的革命性发明。晶体呈扁平状，像一个个小盘子。
- 优势：极大的表面积/体积比。这意味着可以用更少的银吸附更多的增感染料，从而在不增加颗粒度（体积）的情况下大幅提高感光度。
- 应用：Kodak T-Max 系列，Delta 系列。这使得 ISO 400 的胶片拥有了接近 ISO 100 的细腻度。
明胶 (Gelatin) 的作用
明胶不仅仅是粘合剂，它在照相过程中起着不可替代的化学作用。
- 保护胶体：防止卤化银晶体在涂布前沉淀或团聚。
- 化学增感：明胶中微量的含硫杂质（如异硫氰酸盐）是天然的增感剂，能显著提高卤化银的感光度。现代乳剂工程中，会人工添加硫化物和金盐（硫金增感）来精确控制这一过程。
- 卤素吸收剂：在曝光过程中，卤化银分解产生卤素（如溴）。如果卤素不被移除，它会与银重新结合（逆反应），破坏潜影。明胶能有效吸收释放出的卤素，防止逆反应。
- 渗透性：明胶在碱性显影液中膨胀，允许显影剂分子自由进出，接触晶体。
现代胶片的层结构
一片现代黑白胶片（如 T-Max 100）的截面结构远比想象复杂：
- 保护层 (Supercoat)：硬化明胶，防止划伤。
- 乳剂层 (Emulsion Layer)：
- 通常分为高感层（大颗粒）和低感层（小颗粒）。
- 大颗粒负责捕捉弱光（高感光度），小颗粒负责强光下的细节（低颗粒度）。这种混合乳剂设计极大地扩展了胶片的动态范围。
- 底层 (Subbing Layer)：促进乳剂与片基的粘合。
- 片基 (Base)：
- 三醋酸纤维素 (Tri-Acetate)：常用，柔韧，易撕裂（安全）。
- 聚酯 (PET/Estar)：尺寸稳定性极高，极难撕裂，常用于大画幅页片或技术胶片。
- 防光晕层 (Anti-Halation Layer)：
- 位于片基背面或乳剂与片基之间。
- 吸收穿过乳剂层的多余光线，防止其在片基后表面反射回来造成光晕（Halation）。显影时该层染料会自动脱落或褪色。
总结
胶片的微观世界是精密有序的。从晶格缺陷的利用到晶体形态的雕刻，每一微米的改进都凝聚了百年的智慧。理解了这些结构，我们才能在下一章深入探讨那个神奇的瞬间——光子撞击晶体时发生了什么。
下一章：潜影理论：Gurney-Mott 机制与互易律失效。