Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Физические основы цветообразования

ЛЕКЦИИ ПО КОЛОРИМЕТРИИ

 

 

Волгоград


Содержание

Введение.......................................................................................................... 3

1. Физические основы цветообразования...................................................... 4

2. Феноменология цвета.................................................................................. 5

2.1. Физиологические колориметрические величины................................... 5

2.2. Физические колориметрические величины............................................. 7

2.3. Связь физических и физиологических величин...................................... 8

3. Теория цвета.............................................................................................. 10

3.1. Трихроматическая теория Юнга–Гельмгольца.................................... 10

3.2. Аддитивное и субтрактивное образование цвета................................. 11

3.3. Цветовые системы.................................................................................. 12

4. Соотношение колориметрии и спектрометрии........................................ 15

5. Инструментальная колориметрия............................................................ 16

5.1. Цветочувствительные приемники.......................................................... 19

5.2. Градуировка колориметров.................................................................. 21

5.3. Эталоны цвета........................................................................................ 21

6. Колориметрия в экспертизе...................................................................... 24

6.1. Непосредственные измерения................................................................ 24

6.2. Вспомогательная химическая реакция.................................................. 38

6.3. Вспомогательная фотохимическая реакция.......................................... 42

6.4. Место фотохимии в колориметрии....................................................... 43

6.5. Сравнительная колориметрия............................................................... 46

Приложение В............................................................................................... 50

Приложение Е............................................................................................... 59

Приложение F................................................................................................ 60

Список литературы....................................................................................... 62

 


Введение.

 

Первое упоминание о цвете мы находим у Демокрита (Dhmоcritоz). В 450 г. до Р.Х. он сформулировал следующий тезис: «Цвет, а также тепло и холод, … нам даются в восприятии. В действительности же имеются атомы и пустота». Философия Аристотеля (Aristotelhz, 384-322 г. до Р.Х.) предполагает, что цвет скрыто существует во всех телах и становится явным под действием света. В начале XIV века была дана современная трактовка возникновению цветов в радуге (доминиканец Дитрих из Фрайбурга и араб Камаль аль-дин аль Фариси).

Искусственно получить излучение определенного цвета удалось Ньютону в конце XVI века. Не удивляет, что с первым систематическим рассмотрением цвета можно соотнести ньютоновскую "Оптику" (1704). Треххроматическая теория цветового зрения была создана в 1807 г. Юнгом (Thomas Young) и Гельмгольцем (Hermann Helmholtz). Позднее Гете (J. W. von Goethe) провел множество тщательных наблюдений этого явления и представил свои идеи в труде, озаглавленном "Теория цвета" (1810). Законы аддитивного смешения цветов были сформулированы Г. Грасманом (Н. Grassmann) в 1853 г. В 1862 г. дю Орон ( ) описал принципы субтрактивного получения цвета.

На практике, систематический подход к цветопередаче начали использовать Тернер (W. Turner, 1755–1851), Делакруа (Е. Delacroix, 1798–1863), Сера (G. Seurat, 1859-1891) и Синьяк (P. Signac, 1863-1935) [5.54].

В 1905 г. Манселл (А. Х. Munsell) систематизировал цвета по цветовому тону, светлоте, насыщенности и составил первый атлас (порядка 1500 образцов и матовой, и глянцевой печати [5.49]).

В 1931 г. МКО приняла британскую трехцветную колориметрическую систему RGB в качестве исходной для расчета других стандартных колориметрических систем.


Физические основы цветообразования.

 

Закон сохранения энергии при прохождении светом границы раздела двух сред предельно очевиден:

Ei = Er + Et + Ea

где индекс i относится к падающей волне, r – к отраженной, t – к прошедшей, а – к поглощенной.

Не столь очевидна трактовка идентичности цвета прозрачных объектов и в проходящем, и в отраженном свете. Для слабопоглощающих материалов (а именно такие используются в колориметрическом инструментарии), сначала должно учитывать поглощение, и только оставшуюся мощность – делить между прошедшим и отраженным потоками. Тогда каким бы селективным поглощение ни было, и прошедший, и отраженный свет будет иметь одинаковый спектральный состав. Пример – стеклянный светофильтр.

Применительно к сильнопоглощающим веществам справедливо следующее правило [4.31]: если материал обладает сильным поглощением на какой-то длине волны, то и отражение света данной длины волны на его границе столь велико, что лишь малая доля мощности попадает внутрь и поглощается. Таковы все металлы. На просвет тонкие слои имеют окраску дополнительную к наблюдаемой в отраженном свете: сусальное золото в проходящем свете смотрится синим, напыленная на прозрачную подложку пленка меди – зеленой. Это свойство золота вполне может быть использовано в колориметрии, как его частный идентификационный признак.

Эксперту-физику будет забавен следующий опыт. На стекло наносится капля фиолетовых чернил – ее цвет будет фиолетовым как на отражение, так и на просвет. Но когда капля высохнет, пятно, оставаясь на просвет фиолетовым, обретет в отраженном свете золотисто-оранжевую окраску. Интерпретация такого цветоизменения в отсутствие химических превращений пигмента состоит в следующем. Будучи в растворе веществом слабопоглощающим, высохшие чернила стали средой с сильным поглощением на длине волны, соответствующей ощущению оранжевого цвета.

ПРИМЕЧАНИЕ. Терминология, используемая для поглощающих сред, нередко приводит к недоразумениям. В физике поглощение называют слабым, если глубина проникновения намного превышает длину волны. Напротив, при глубине проникновения, много меньшей длины волны, поглощение называют сильным [4.31]. Такое определение не коррелирует со значениями денситометрических величин.

 

Контрольные вопросы.

1. Физика цветообразования: «слабое» и «сильное» поглощение света.


Феноменология цвета.

 

Ощущение цвета является субъективным впечатлением, и под цветом подразумевают те качественные различия, которые появились бы и в случае бесструктурного поля зрения. Иногда отдельно вычленяют белый (серый, черный) цвет. Бесцветными называют тела, которые практически ничего из падающего на них света не поглощают и не рассеивают.

Спектры Солнца и раскаленных твердых тел состоят из серии цветов, переходящих друг в друга (непрерывный спектр), и каждая длина волны вызывает ощущение определенного цвета. Эти цвета называют чистыми. Однако известно много цветов (каталоги содержат сотни), которых среди чистых цветов нет – это смешанные цвета. Соответственно, обратное утверждение, что каждому цвету принадлежит одна определенная длина волны было бы неверным.

Нельзя утверждать, что даже чистый цвет создается излучением одной длины волны: общеизвестен способ получения зеленого цветоощущения смешением синего и желтого цветов. Иначе говоря, множество цветов нельзя однозначно охарактеризовать только длиной волны: в возникновении цветового ощущения играют роль и другие физические, физиологические и психические факторы. Так цветовое ощущение предмета зависит от его освещения, размеров, фона и т.д. Например, сине-зеленый предмет на синем фоне кажется зеленым, на зеленом фоне – синим.

Известны такие пары цветов, которые дополняют друг друга и вместе дают белый цвет. Они носят название дополнительных. Таковы, например, красный и сине-зеленый, желтый и фиолетово-синий, оранжевый и синий и др. В парах встречаются и смешанные цвета. Так, например, дополнительным для зеленого является пурпурный цвет, которого нет в спектре. Расположим чистые цвета по кругу в том порядке, в котором они представлены в спектре. Такое расположение носит название цветового кольца. Оно станет полным, если включить в него пурпурный: он является связующим цветом между красным и фиолетовым. Дополнительные цвета на кольце находятся друг против друга.

Превращение субъективного цветоощущения в объективное явление связано с тем, что люди с нормальным цветовым зрением (96% мужчин и 99,5% женщин [5.52]) в пределах погрешности наблюдательного эксперимента не различают заведомо одинаковые цвета, как чистые, так и смешанные.

Цветовые свойства объектов в различных областях жизнедеятельности принято описывать либо физическими (яркость-длина волны-спектральная чистота), либо физиологическими (яркость-оттенок-насыщенность) характеристиками [5.4].

 




©2015 studenchik.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.