Step 04: Il principio fisico

Il principio fisico della pellicola cinematografica



Le pellicole cinematografiche, sorelle minori delle pellicole fotografiche, sono composte da un nastro di materiale flessibile e trasparente, ricoperto da uno o più strati di un’emulsione fotosensibile su cui resta impressa un’immagine latente. Fino agli anni ‘50 le pellicole erano costituite di celluloide, un materiale altamente infiammabile a base di nitrocellulosa, e solitamente plasticizzata utilizzando canfora. L’alta infiammabilità della nitrocellulosa è dovuta al contenuto di gruppi nitro (-NO2, cerchiati in rosso nella seconda figura qui sotto) che durante la reazione di nitrazione vanno a sostituire i gruppi –OH della cellulosa.

I gruppi nitro possono essere rilasciati dalla pellicola e, in combinazione con l’ossigeno atmosferico, in presenza di calore provocano la combustione. Questo perché i prodotti della reazione di combustione sono molto più stabili del polimero iniziale.
Per ridurre il rischio di incendi, la celluloide fu progressivamente sostituita da pellicole dette “safety films”, a base di acetato di cellulosa, che conferivano anche una maggiore resistenza meccanica.
Questa classe di composti si ottiene trattando la cellulosa con acido acetico (CH3COOH), anidride acetica ((CH3CO)2O) e acido solforico (H2SO4). Il polimero finale ha, al posto degli -OH della cellulosa, dei gruppi acetato, cerchiati in blu nella figura sopra. A seconda delle condizioni di reazione, anche in questo caso è possibile ottenere diversi gradi di acetilazione, ovvero quanti -OH nella cellulosa vengono sostituiti. In base quindi al grado di acetilazione, diverse proprietà del materiale cambiano e tra queste proprio l’infiammabilità: i gruppi acetato infatti sono responsabili della maggiore sicurezza di questo materiale rispetto alla nitrocellulosa.
Attualmente le pellicole più diffuse hanno un substrato di polietilentereftalato – PET, comunemente chiamato polietilene, la cui struttura è osservabile in figura qui sotto – polimero termoplastico molto più resistente dei suoi predecessori sia alla trazione sia alla decomposizione.

Parliamo ora della cosiddetta immagine latente e di cosa permetta alle pellicole di “imprigionare” delle immagini.
La magia avviene negli strati applicati sopra il supporto plastico della pellicola: i nastri infatti vengono ricoperti da uno o più strati di una dispersione di gelatina, in cui sono sospesi microscopici cristalli di alogenuri di argento, principalmente cloruro (AgCl) e bromuro di argento (AgBr).
Nel nostro caso la gelatina svolge diversi ruoli: permette la dispersione dei cristalli fotosensibili in maniera uniforme, funge da strato protettivo e stabilizzante e infine, essendo un polimero permeabile, permette il passaggio degli agenti necessari per lo sviluppo delle immagini.
Gli alogenuri di argento invece sono il cuore fotosensibile di questo complesso meccanismo. Ma che significa?

Prendiamo come esempio un cristallo di bromuro di argento. Quando fotografiamo/riprendiamo un oggetto, la luce riflessa da esso viene catturata dalla macchina e va a esporre la pellicola. In pratica i cristalli di bromuro di argento sono letteralmente colpiti da fotoni e, dopo questo urto, l’energia posseduta dai fotoni incidenti causa la formazione di un atomo di bromo: 




L’elettrone ad alta energia generato riduce lo ione argento per formare argento metallico: 




All’interno del cristallo d’alogenuro si vanno a formare dei piccoli aggregati di argento (per ogni fotone vengono ridotti più o meno quattro ioni), il cui numero è proporzionale alla quantità di luce che ha colpito il cristallo. Queste modifiche apportate dalla luce alla struttura dei cristalli formano una immagine non visibile a occhio nudo, detta appunto immagine latente.
Una volta catturata “l’immagine fantasma”, per renderla visibile è necessario sviluppare la pellicola.
Il primo step è il bagno di sviluppo: l’agente chimico (che in genere è un composto aromatico sostituito, ad esempio l’idrochinone riportato nella reazione sottostante) riduce preferenzialmente i cristalli esposti ad argento metallico. Il risultato è la rivelazione dell’immagine latente, che apparirà come una macchia scura sulla pellicola.

A questo punto, dopo aver eliminato l’agente di sviluppo e bloccato la sua azione, si passa al fissaggio.
Lo scopo di questo step è rendere l’immagine e la pellicola stabili alla luce, eliminando i cristalli fotosensibili non sviluppati, ovvero quelli che non fanno parte dell’immagine latente.
Per fissare la pellicola si utilizza una soluzione di tiosolfato di sodio, il quale forma con Ag+ un complesso solubile che viene allontanato con dei lavaggi:



Ciò che resta quindi sulla pellicola sono delle zone scure dovute alla presenza dell’argento metallico e delle zone trasparenti dove dalla gelatina sono stati rimossi i cristalli di alogenuro. Per poterlo proiettare è necessario trasformare le immagini negative in positive. Questo passaggio è semplicemente la ripetizione di tutti i passaggi precedenti, ma l’immagine latente che verrà creata sarà in questo caso inversa a quella del negativo.
La pellicola positiva così ottenuta dovrà essere a sua volta sviluppata e sarà quindi pronta per la proiezione.

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