Колориметрия

1. Колориметрия

2.

• Цвет — качественная субъективная
характеристика электромагнитного
излучения оптического диапазона,
определяемая на основании возникающего
физиологического зрительного ощущения, и
зависящая от ряда физических,
физиологических и
психологических факторов.
Индивидуальное восприятие цвета
определяется его спектральным составом, а
также цветовым и яркостным контрастом c
окружающими источниками света, а также
несветящимися объектами.

3.

• Колориметрия (от лат. color — цвет и греч. metreo —
измеряю) — метод анализа, основанный на
определении концентрации вещества по
интенсивности окраски растворов (более точно —
поглощения света растворами). Определяют
интенсивность окраски либо визуально, либо с
помощью приборов, например колориметров.
• Колори́метр — прибор для измерения цвета в какойлибо цветовой шкале или для сравнения
интенсивности окраски исследуемого раствора со
стандартным. Используются как составная часть
автомата для смешивания красок из нескольких
основных цветов. Широко применяются в
промышленности и лабораторной практике.
• Применяются в колориметрии - разделе
аналитической химии.

4.

Фотометр фотоэлектрический
(фотоэлектроколориметр) КФК-3
предназначен для измерения
коэффициентов пропускания и
оптической плотности
прозрачных растворов, а также
для измерения скорости
изменения оптической плотности
вещества и определения
концентрации вещества в
растворах.
С помощью колориметров
измеряются также
коэффициенты пропускания
рассеивающих взвесей,
эмульсий и коллоидных
растворов в проходящем свете.
Фотометр предназначен для
применения в сельском
хозяйстве, медицине, на
предприятиях водоснабжения, в
металлургической, химической,
пищевой промышленности и
других областях.

5.

Автоматическое определение цветности
Lovibond PFX195 — это простой спектрофотометрический колориметр,
позволяющий автоматически определять цветность прозрачных образцов по
одномерным шкалам, принятым в качестве промышленных стандартов в
нефтехимии. Каждая модель колориметра Lovibond PFX195 имеет набор
стандартных шкал цветности: модель PFX195/1 лучше подходит для
исследований промышленных масел и жирных кислот, а модель PFX195/2 —
для исследований масел и топлива. Колориметр Lovibond PFX195 позволяет
добиться точного соответствия хранящимся в памяти эталонам или создать
собственную цветовую шкалу. Для многих шкал существует возможность
расчета коэффициента отличия цветности
Надежность измерения
Колориметр Lovibond PFX195 позволяет получать достоверные значения при
измерении цветности, устраняет субъективность оценки и дает однозначные
показания, не зависящие от оператора и внешних условий. Оптическая система
колориметра обеспечивает отличную воспроизводимость результатов
измерения. Для проведения систематических аттестационных испытаний
колориметр Lovibond PFX195 снабжается сертифицированным стеклянным
светофильтром.
Простота анализа
Колориметр Lovibond PFX195 является простым в использовании
автоматическим прибором, не требующим от оператора особых навыков.
Встроенная система меню предоставляет возможность выбора необходимых
рабочих параметров, после чего спомощью одной клавиши запускается процесс
измерения, занимающий менее 25 секунд.

6.

• Измерить цвет — значит выразить его через
какие-то величины и тем самым определить
его место во всем множестве цветов в рамках
некоторой системы их выражения или
математического описания.
• При измерении цвета основной задачей
является определение координат цвета, так
как все остальные величины вычисляются по
их значениям. Координаты цвета могут быть
либо определены непосредственно при
помощи трехцветных колориметров или
компараторов цвета, либо вычислены на
основании спектров диффузного отражения
или пропускания.

7.

• При падении потока излучения на
поверхность предмета часть потока
может пройти сквозь предмет, часть –
отразиться от поверхности, а часть –
поглотиться. Отношение отраженной,
пропущенной и поглощенной частей
потока излучения ко всему потоку,
падающему на предмет, называют,
соответственно, коэффициентом
отражения, пропускания и поглощения.
• Для измерения коэффициентов
отражения и пропускания используются
спектрофотометры.

8.

• Спектрофотометр (от спектр и фотометр) — прибор,
предназначенный для регистрации зависимости
энергии прошедшего через объект, отраженного или
рассеянного света от частоты или длины волны.
• Применяется в колориметрии и спектральном анализе.
• Спектрофотометры могут работать в различных
диапазонах длин волн - от ультрафиолетового до
инфракрасного. В зависимости от этого приборы
имеют разное назначение.
• Спектрофотометры, работающие в видимом диапазоне
длин волн и ближнем ультрафиолетовом и
инфракрасном диапазонах применяются для
измерения цвета.
• На рисунках приведены две основные схемы
спектрофотометров, измеряющих спектральный
апертурный коэффициент отражения данного объекта
относительно рабочего стандарта с известной
спектральной характеристикой:

9.

• Измеряемый образец освещается белым
светом. Монохроматор расположен в
исходящем потоке.
• Измеряемый образец освещается
монохроматическим светом.

10.

11. Компьютерная цветовая «фотоимитация» стекол и минералов

Микроскоп:
Сarl ZEISS Axioplan2 с приставкой
Axiofot2
Фотокамера:
Olympus CAMEDIA C5060
Макс. мощность лампы 100 Вт

12.

13.

Одинаковые цветовые
ощущения могут быть
вызваны светом
различного
спектрального
состава.

14.

Линия, являющаяся геометрическим
местом точек цветности монохроматических
излучений и замкнутая линией пурпурных,
называется локусом (от лат. locus - место)
Общие свойства любого локуса:
А точка белого цвета имеет координаты (0,33; 0,33);
Б насыщенность цветов возрастает от белой точки к
локусу;
В на прямой, соединяющей белую точку с локусом,
лежат цвета одинакового цветового тона, но разной
насыщенности.

15.

Законы Грассмана
Первый закон (трехмерности)
Любой цвет однозначно выражается тремя, если они линейно независимы.
Второй закон (непрерывности)
При непрерывном изменении излучения цвет смеси также меняется
непрерывно.
Третий закон (аддитивности)
Цвет смеси излучений зависит только от их цвета, а не от спектрального состава.
Следствием является аддитивность цветовых уравнений: если цвета
смешиваемых излучений описаны цветовыми уравнениями, то цвет смеси
выражается суммой цветовых уравнений. Таким образом, если
Ц1 = R1R + G1G + B1B,
Ц1 = R2R + G2G + B2B,
....................................
Цn = RnR + GnG + BnB,
то
Цсумм = (R1 + R2 + ... + Rn)R + (G1 + G2 + ... + Gn)G + (B1 + B2 + ... + Bn)B

16. Типы экспериментов:

• Модельные, «виртуальные
эксперименты» с цветом.
• Модельные, реальные эксперименты со
стеклами.
• Реальные эксперименты с
микрокристаллами минералов

17. О программе обсчета

18. О программе обсчета

Формула пересчета из системы RGB в XYZ
Обсчет осуществляется специальной программой.
- Выбирается некая достаточно однородного цвета
область.
- Программа усредняет значение цвета.
- Производится пересчет из RGB в XYZ.
- Отображение на локусе(xy-коорд.)
x = X/(X+Y+Z); y = Y/(X+Y+Z);

19.

20.

21.

(0,255,0)
(0,200,0)
(0,150,0)
(0,100,0)
(0,50,0)
При уменьшении количества
зеленого цвета
xy-координаты НЕ меняются

22.

Эталонные стекла при Pлампы=100 Вт
ЖЗС18
Экспозиция 1.0
Увелич. 2.5 крат
СЗС20
Экспозиция 0.7
Увелич. 2.5 крат
ЗС10
Экспозициия 0.0
Увелич. 2.5 крат
ПС11
Экспозиция -0.7
Увелич. 2.5 крат
КС17
Экспозиция -2.0
Увелич. 2.5 крат
УФС6
Экспозиция -2.0
Увелич. 2.5 крат

23.

Эталонное стекло ЖЗС_18, экпозиция 1.0, увел. 2.5 крат
С вычетом фона
С фоном

24.

25.

Анализ снимка по
12 точкам

26.

Изменение интенсивности источника белого света при
просвете эт.стекла ЖЗС_18, экспозизия 1.0, увел. 2.5 крат
Относит.
яркость
источника
(цветовая
температура)
=10
=5
=1

27. Необходимо четко различать цветовые модели и цветовые координатные системы:

• в первом случае речь идет о способе
воспроизведения цветовых
ощущений.
• во втором — об измерении этих
ощущений.

28. Литература и источники:

Бугер П., Оптический трактат о градации света, пер. [с
франц.], М., 1950;
Вавилов С. И., О независимости коэффициента
поглощения света от яркости, Собр. соч., т. 1, М., 1954;
Вавилов С. И., Следствия независимости
коэффициента поглощения света от яркости, «Изв.
физического института при Московском научноисследовательском институте», 1920, т. 1
Вавилов С. И. и Галанин М. Д., Излучение и
поглощение света в системе индуктивно связанных
молекул, «Докл. АН СССР», 1949, т. 67, в. 5.
Александр Шашлов, Александр Чуркин, Компьютерра,
1999, №18 (294)
Color Management System (CMS) в логике цветовых
координатных систем. Часть 1. Алексей Шадрин,
Андрей Френкель www.asg-foto/articles.html
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. www.xumuk.ru