引言
在 Vol.3 中，我们讨论了胶片对“光量”的响应（特性曲线）。但光不仅有强度，还有波长（颜色）。纯净的卤化银只对蓝紫光敏感，这显然无法还原人眼所见的丰富世界。
本章将探讨胶片如何通过光谱增感 (Spectral Sensitization) 获得对绿色和红色的敏感性，以及如何通过光谱灵敏度曲线来计算滤镜因子。
卤化银的固有感光性
纯溴化银 (AgBr) 的能带隙约为 2.6 eV，这对应于波长约 470 nm 的蓝光。
- 固有敏感区：紫外线 (UV) + 蓝光 (Blue)。
- 盲区：绿光、红光。
早期的胶片（19世纪末之前）就是这种色盲片 (Blue-sensitive)。用它拍摄风景，蓝天会变成死白（过度曝光），红色的嘴唇会变成黑色（未曝光）。
光谱增感技术
为了让胶片“看见”其他颜色，化学家在卤化银晶体表面吸附了一层特殊的增感染料 (Sensitizing Dyes)（如花青染料 Cyanine）。
- 原理：染料分子吸收特定波长（如绿光或红光）的光子能量，激发电子，并将电子注入卤化银的导带，从而触发潜影形成。
胶片类型的演变
- 正色片 (Orthochromatic)：
- 添加了感绿染料。
- 敏感范围：UV + 蓝 + 绿。对红光不敏感。
- 特点：可以在红灯下冲洗。拍摄人像时肤色会变暗（因为皮肤反射红光），显得粗糙。
- 全色片 (Panchromatic)：
- 添加了感绿和感红染料。
- 敏感范围：UV + 蓝 + 绿 + 红（覆盖可见光 400-700nm）。
- 特点：现代黑白胶片（如 HP5, Tri-X）几乎都是全色片，能均衡还原各色亮度。
- 超全色片 (Super-Panchromatic)：
- 对红光有更高的敏感度。
- 应用：用于消除大气雾霾（红光穿透力强）或特殊人像效果。
光谱灵敏度曲线 (Spectral Sensitivity Curve)
这是描述胶片对不同波长光响应能力的图表。
- 横轴：波长 $\lambda$ (nm)。
- 纵轴：灵敏度 $\log S$。通常定义为产生特定密度（如 1.0）所需能量的倒数的对数。
楔形谱 (Wedge Spectrogram)
这是一种直观的定性图表。通过一个衍射光栅和一个中性灰楔拍摄光谱，胶片上留下的影像轮廓就是光谱响应曲线的形状。
- 日光型 vs 灯光型：日光型胶片在蓝光区灵敏度较低（因为日光蓝光丰富），灯光型胶片在蓝光区灵敏度较高（因为钨丝灯蓝光匮乏），以实现平衡。
滤镜因子的计算
在黑白摄影中，我们常使用彩色滤镜（如黄镜、红镜）来控制影调。滤镜会阻挡部分光线，导致曝光不足，因此需要增加曝光，这个倍数就是滤镜因子 (Filter Factor)。
物理定义
滤镜因子 $FF$ 取决于光源光谱 $P(\lambda)$、滤镜透射率 $T(\lambda)$ 和胶片光谱灵敏度 $S(\lambda)$ 的积分：
- 分子：无滤镜时胶片接收的总有效能量。
- 分母：加滤镜后胶片接收的总有效能量。
实际应用
- 黄镜 (Yellow, Wratten #8)：吸收蓝光。对于全色片，$FF \approx 2$（加 1 档）。天空变暗，云层突出。
- 红镜 (Red, Wratten #25)：吸收蓝绿光。$FF \approx 8$（加 3 档）。天空接近黑色，肤色苍白如蜡像。
注意：滤镜因子不是固定的！它随光源变化。例如，红镜在钨丝灯下（红光多）的因子比在日光下（红光少）要小。
总结
光谱响应决定了黑白胶片如何将彩色世界转化为灰度影调。通过选择不同光谱特性的胶片（如正色片 vs 全色片）或配合滤镜，摄影师可以对现实世界的影调进行“重构”。
解决了“光”的问题，下一章我们将关注“质”。胶片是由颗粒组成的，这些颗粒如何影响画质？我们将深入探讨颗粒度与维纳频谱。