Solarisation (Fotografie)

Fotografische Materialien weisen einen typischen Verlauf der Schwärzungskurve auf. Diese beschreibt das Verhältnis zwischen der Belichtung und der daraus folgenden Schwärzung, der Dichte, ist aber unter anderem auch von den Entwicklungsbedingungen abhängig. Die vereinfachte Grafik rechts zeigt zwischen den Punkten A und B den Bereich der Unterbelichtung eines Negativfilms sowie den normalen Arbeitsbereich B bis D. Rechts vom Punkt D kann die lichtempfindliche Schicht die weiter zunehmende Belichtungsstärke nicht mehr adäquat umsetzen, bis schließlich beim Punkt E die maximal mögliche Dichte erreicht ist.

Wird die Belichtung weiter erhöht, tritt der Effekt der Solarisation ein: Die Schwärzung des Films nimmt wieder ab. Durch diesen Effekt können extrem helle Partien eines Fotos, häufig die Sonne, wenn sie aufs Bild kommt, im Negativ zunächst heller und im Positiv dann dunkler erscheinen als die Umgebung. Exemplarisch für dieses Phänomen sind The Black Sun, Owens Valley, California von Ansel Adams,^[2] The Black Sun (1955) von Minor White^[3] sowie die Serie 1h (2005–2010) von Hans-Christian Schink^[4] zu nennen.

Die Solarisation war schon Daguerre bekannt und gilt wohl als eines der frühesten bekannten Phänomene der Photographie. John William Draper war der Erste, der den Effekt „Solarisation“ benannte. 1840 beobachtete J.W.F. Herschel, dass durch starke Überbelichtung ein Umkehren des Bildes von Negativ zum Positiv möglich ist.^[1] Auch N.M.P. Lerebours beobachtete 1842 dieses Phänomen (ohne zu erkennen, was es war), als er eine Daguerreotypie der Sonne erstellte. Das Resultat wurde als unbefriedigend angesehen, weil die Sonnenscheibe (das Sonnenbild auf der Daguerreotypieplatte) überbelichtet und solarisiert war.^[5] 1843 berichtete L. Moser^[1]: „.[…] dass das Licht in der Camera obscura das zuerst längst bekannte negative Bild liefert; bei fortgesetzter Wirkung des Lichts geht das Bild in ein zweites positives über […] und in neuester Zeit habe ich in der Tat schon einige Male das dritte Bild erhalten, welches negativ ist.“ Dies wurde 1880 von Janssen bestätigt, der bei stärkstem Sonnenlicht das Repetieren des Solarisationsphänomens beobachtete.^[5][6] Im Jahre 1857 wurde die Solarisation von William Henry Jackson beschrieben, wobei die extreme Überbelichtung eine genaue Umkehrung der chemischen Prozesse auslöste.^[7] Ebenso zeichnete der Fotopionier Hermann Krone 1888 den scheinbaren Sonnenverlauf auf.^[8] In der digitalen Fotografie tritt Solarisation nicht auf. Außerdem ist bei modernem technologischem Filmmaterial der Effekt der Solarisation weitgehend unterdrückt. Zwar kann durch eine lange Belichtung die gewünschte Schwärzung der Sonnenlinie erreicht werden, jedoch ist die Landschaft meist nur schemenhaft erkennbar.^[8]

In der Literatur wurden anfänglich zwei Theorien diskutiert, die Rehalogenierungstheorie oder Regressionstheorie^[1] und die Koagulationstheorie. Nach der Rehalogenierungstheorie entwickeln sich die Silberkeime bei Überbelichtung zurück zu Silberhalogenid und verlieren dabei ihre Entwicklungsfähigkeit. Dieser Prozess kann sich mehrfach wiederholen, sodass die Schwärzungskurve mehrere Höhepunkte aufweisen kann. Durch einen Halogenakzeptor lässt sich die Solarisation aufheben, was für die Theorie spricht.^[9] Im Gegensatz dazu steht die Koagulationstheorie, mit der die Auswirkungen der Lichtintensität und der Doppelbelichtungseffekte vereinbar sind. „Die Koagulationstheorie geht von der Vorstellung aus, dass die Keime nur bis zu einer bestimmten Größe als Entwicklungskeime wirken. Bei stärkerer Belichtung (Solarisationsgebiet) koagulieren sie zu größeren Gebilden, die nicht mehr als latentes Bild wirken.“^[10] 1928 stellte Heinz Kieser Spekulationen über die Möglichkeit einer Bromwanderung in Form von Defektelektronen an.^[11][1] Diese Überlegungen sind auch als Rebrominierungstheorie bekannt. Die Rebrominierungstheorie wurde 1940 durch eine Versuchsreihe von Webb und Evans (Kodak Research Laboratories) experimentell gestützt: Belichtungen im Temperaturbereich von +68 °C bis −196 °C, Emulsionen mit verschiedenen Bromakzeptoren (u. a. Semicarbazid, Acetonsemicarbazon, Natriumnitrit), Nachbehandlung mit Silberhalogenid-Lösungsmitteln, Vergleiche zwischen physikalischer und chemischer Entwicklung sowie Versuche mit unterschiedlichen Strahlungsintensitäten ergaben durchweg mit der Theorie verträgliche Resultate.^[12] Reine chlorid- und iodidbasierte Silberhalogenidemulsionen lassen sich kaum oder gar nicht polarisieren; Solarisation tritt nur bei Schichten auf, die bei Belichtung ein latentes Bild im Inneren des Halogenidkorns bilden können.^[1][13] Trotz der experimentellen Stützung der Rebrominierungstheorie kann der Mechanismus der Solarisation nicht als endgültig geklärt gelten.^[14]

Der Schwarzschildeffekt tritt sowohl bei sehr niedrigen als auch bei sehr hohen Beleuchtungsstärken auf; nur der Hochintensitätsast ist mit Solarisation verbunden. Beide Effekte sind mechanistisch verschieden, liegen jedoch auf derselben physikalischen Achse: In beiden Fällen übersteigt die Erzeugungsrate der Photoelektronen die Kapazität des Silberhalogenidkorns, stabile entwickelbare Oberflächenkeime zu bilden, und in beiden Fällen bleibt das im Korninneren gebildete latente Bild erhalten.^[1][15]

Beim Schwarzschildeffekt wird das Oberflächenbild zu ineffizient gebaut, bei der Solarisation wird es aktiv wieder abgerissen – in beiden Fällen überlebt das Bild im Korninneren, weshalb die Innenkeimbildung das verbindende Element ist, aber der eine Effekt ist ein Bauproblem, der andere ein Abbruchprozess.^[1]