ximia.org - сайт о химии для химиков
РАЗДЕЛЫ САЙТА
Разная химия
Неорганическая
Органическая
Биологическая
Наглядная биохимия
Токсикологическая

База знаний
Химическая энциклопедия
Справочник по веществам
Таблица Д.И. Менделеева
Гетероциклические соед.
Теплотехника
Углеводы

Партнёры по химии
Всё об Алхимии

Химия в жизни
Каталог предприятий

Дополнительно
Лекарственные средства Фармацевтический справ.
 
Всё о Химии - Ximia.org

ЦВЕТОМЕТРИЯ


Алфавитный указатель: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


ЦВЕТОМЕТРИЯ (колориметрия), наука о методах измерения и количеств. выражения цвета. Последний рассматривают как характеристику спектрального состава света (в т. ч. отраженного и пропускаемого несамосветящимися телами) с учетом зрительного восприятия. В соответствии с трехкомпонентной теорией зрения любой цвет можно представить как сумму трех составляющих, т. наз. основных цветов. Выбор этих цветов определяет цветовую координатную систему, в к-рой любой цвет м. б. изображен точкой (или цветовым вектором, направленным из начала координат в эту точку) с тремя координатами цвета - тремя числами. Последние соответствуют кол-вам основных цветов в данном цвете при стандартных условиях его наблюдения.
Фундам. характеристикой цвета, его качеством, является цветность, к-рая не зависит от абс. величины цветового вектора, а определяется его направлением в цветовой координатной системе. Поэтому цветность удобно характеризовать положением точки пересечения этого вектора с цветовой плоскостью, к-рая проходит через три точки на осях основных цветов с координатами цвета, равными 1.
Св-ва цветового зрения учитываются по результатам экспериментов с большим числом наблюдателей с нормальным зрением (т. наз. стандартным наблюдателем). В этих экспериментах зрительно уравнивают чистые спектральные цвета (т. е. цвета, соответствующие монохроматич. свету с определенной длиной волны) со смесями трех осн. цветов. Оба цвета наблюдают рядом на двух половинках т. наз. фотометрич. поля сравнения. В результате строят графики ф-ций сложения цветов, или кривые сложения цветов, в координатах "соотношение основных цветов - длина волны спектрально чистого цвета".
Поскольку, согласно закону Г. Грассмана (1853), при данных условиях основные цвета производят в смеси одинаковый визуальный эффект независимо от их спектрального состава, по кривым сложения цветов можно определить координаты цвета сложного излучения. Для этого сначала цвет последнего представляют в виде суммы чистых спектральных цветов, а затем определяют кол-ва основных цветов, требуемых для получения смеси, зрительно неотличимой от исследуемого цвета.
Фактически основой всех цветовых координатных систем является Международная колориметрич. система RGB (от англ. Red, Green, Blue - красный, зеленый, синий), в к-рой основными цветами являются красный (соответствующий излучению с длиной волны6013-107.jpg= 700 нм), зеленый (6013-108.jpg= 546,1 нм) и синий (6013-109.jpg= 435,8 нм). Измеряемый цвет С в этой системе м. б. представлен ур-нием: C = R + G + B, где R, G, и В-координаты цвета С. Однако большинство спектрально чистых цветов невозможно представить в виде смеси трех упомянутых основных цветов. В этих случаях нек-рое кол-во одного (или двух) из основных цветов добавляют к спектральному цвету и полученную смесь уравнивают со смесью двух оставшихся цветов (или с одним оставшимся цветом). В приведенном выше ур-нии это учитывается переносом соответствующего члена из левой части в правую. Напр., если был добавлен красный цвет, то C + R = G + B, или C= -R+G + B. Наличие отрицат. координат для нек-рых цветов - существенный недостаток системы RGB.
Наиб. распространена международная система XYZ, в к-рой основные цвета X, Y и Z - нереальные цвета, выбранные так, что координаты цвета не принимают отрицат. значений, причем координата Y равна яркости наблюдаемого окрашенного объекта.
Чтобы определить координаты X, У, Z для данного цвета (объекта) необходимо знать: 1) ф-цию Е6014-1.jpg - распределение энергии излучения источника освещения по длинам волн; 2) ф-цию6014-2.jpg- распределение по длинам волн интенсивности излучения, отраженного или пропущенного объектом; 3) ф-ции сложения цветов, называемые иногда также ф-ция-ми восприятия стандартного наблюдателя,6014-3.jpg
В Ц. используют источники света А (близкий к лампе накаливания), С и D65, имитирующие солнечное освещение в разл. время суток. Их характеристики изучены и опубликованы в виде таблиц. Ф-ции восприятия6014-4.jpg при разных размерах измеряемого поля, т. е. при разных сферич. углах наблюдения (обычно 2° и 10°), также приводятся в справочной литературе. Ф-цию6014-5.jpg измеряют с помощью спектрофотометров. Тогда координаты цвета данного объекта можно рассчитать по ур-ниям:

6014-6.jpg

Интегрирование производится в диапазоне длин волн видимого излучения: от 380 до 760 нм.
Имеются также приборы - спец. фотоэлектрич. колориметры, характеристики фильтров к-рых воспроизводят ф-ции восприятия человеческого глаза. С помощью таких приборов сразу определяют величины6014-7.jpg
Цветность определяется координатами цветности х, у, z, к-рые рассчитывают по ур-ниям:

6014-8.jpg

Т. е. цветность равна проекции на цветовую плоскость (пересекающую оси координат при X=Y=Z=l) точки, характеризующей данный цвет.
Недостаток цветовой координатной системы XYZ - неравноконтрастность: в зависимости от области цветового пространства на одинаковые по величине участки приходится разное число (от 1 до 20) цветовых порогов, т. е. границ различения цветов. Это существенно затрудняет согласование измерений с визуальной оценкой.
Поэтому была предложена (1976) цветовая координатная система Lab, где L - яркость, или светлота, к-рая изменяется от 0 (абсолютно черное тело) до 100 (белое тело), координаты -а, +а, -b, +b определяют зеленый, красный, синий и желтый цвета соответственно.
Цветность представляет собой проекцию данного цвета на плоскость ab. Система Lab более однородна и дает лучшую корреляцию с визуальными определениями, т. к. ее параметры - L, цветность и координаты а и b - близки привычным субъективным характеристикам цвета: светлоте, насыщенности и цветовому тону соответственно.
Восприятие цвета существенно зависит от условий наблюдений. Поэтому в любой цветовой координатной системе при изменении условий изменяются координаты цвета. Это явление называется метамеризмом. Различают 4 основных вида метамеризма, связанные с изменением: 1) источника освещения; 2) наблюдателя; 3) размера измеряемого поля; 4) геометрии наблюдения (напр.. под каким углом смотрят на объект; вида освещения - диффузное или направленное).
Измерения цвета лежат в основе инструментальных методов оценки качества окраски разл. материалов красителями, расчета смесевых рецептур крашения, оптимизации и автоматизации хим.-технол. процессов крашения и произ-ва красителей.


===
Исп. литература для статьи «ЦВЕТОМЕТРИЯ»:
Гуревич М. М., Цвет и его измерение, М.-Л., 1950; Джадд Д., Вышецки Г., Цвет в науке и технике, пер. с англ., М., 1978.

И.М. Мовшович.

Страница «ЦВЕТОМЕТРИЯ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

 

Всё о Химии для учеников, учителей, студентов и просто химиков