Колориметр
Колориметр — (от нем. kolorimeter, лат. color — цвет + греч. metreo — измерение) — оптический прибор для сравнения цвета.
Трёхцветные колориметры с широким цветовым охватом редко применяются для контроля цвета в промышленности, так как они дают недостаточную информацию об измеренном образце.
Создано большое количество различных видов колориметров (чаще всего трёхцветных). В большинстве приборов основные цвета создаются излучением источника света в сочетании с цветными стеклянными или желатиновыми фильтрами.
Колориметр не может заменить спектрофотометр. Колориметр не «измеряет» цвет, а производит его сравнение (оценку) относительно некого образца цвета.
Колориметры подразделяются на визуальные и фотоэлектрические.
Визуальный колориметр[править]
Визуальный колориметр — это прибор, в котором некоторое излучение (цветовой стимул) заполняет одну часть поля зрения, а другая прилегающая часть (поле сравнения) может заполняться одним за другим известными стимулами. Оператор, наблюдающий оба эти поля, регулирует стимул в поле сравнения до тех пор, пока он не станет неотличимым (по его мнению) от исходного неизвестного стимула. Известные показания регулировок принимаются в качестве характеристики цвета исследуемого стимула.
Фотоэлектрический колориметр[править]
Фотоэлектрические колориметры обеспечивают большую точность измерений, чем визуальные.
Источниками света в фотоэлектрических колориметрах могут быть как лампы — накаливания, обеспечивающую сплошной спектр в видимой области, так например и ртутные, дающие линейчатый спектр в видимой и ультрафиолетовой областях.
В качестве приёмников излучения в фотоэлектрических колориметрах используются фотоэлементы (селеновые и вакуумные), фотоэлектронные умножители (ФЭУ), фотосопротивления и фотодиоды.
В свою очередь фотоэлектрические колориметры могут быть с непосредственным отсчетом силы тока фотоприёмников находящихся за оптическими светофильтрами и компенсационные колориметры, в которых разность сигналов, соответствующих стандартному и измеряемому, сводится к нулю (компенсируется) электрическим или оптическим компенсатором (например, фотометрическим клином). В последнем, отсчет показаний снимается со шкалы компенсатора[1].
История создания[править]
Первый колориметр появился в конце XIX века и представлял собой светонепроницаемый круг, разделенный на три окрашенных сектора, который освещался белым светом. Круг вращался и, в зависимости от относительной площади секторов, возникало то или иное цветовое ощущение.
Колориметр Джона Гилда[править]
В начале двадцатых годов XX века в Британии Дж. Гилд (John Guild), работавший в Английской национальной физической лаборатории, создал колориметр своей конструкции, использовавший в качестве источника белого света газонаполненную лампу накаливания с цветовой температурой 2850К. Свет от лампы проходил через специальный конверсионный фильтр (фильтр Дэвиса-Гибсона) и приобретал спектр близкий к спектру дневного света, аналогичный спектру абсолютно чёрного тела с температурой 6500К. Часть света от этого источника направлялась на специальные фильтры, в результате чего образовывались три узкополосных кардинальных стимула с длинами волн: 700,0 Нм (вызывает ощущение насыщенного красного), 546,1 Нм (вызывает ощущение насыщенного зеленого) и 435,8 Нм (вызывает ощущение насыщенного синего).
Колориметр Райта[править]
В это же время по заказу Британского исследовательского совета в Императорском колледже наук и технологии, американский исследователь Райт (W.D. Wright), построил колориметр собственной конструкции. Отличие колориметра Райта от колориметра Гилда состояло в том, что узкозональные кардинальные стимулы получались в результате разложения в спектр белого света проходящего через три призмы со шторками, вырезающими узкие спектральные полосы.
Колориметр Стайлса[править]
Колориметр Дональдсона[править]
В колориметре Дональдсона вместо обычных трёх основных цветов используется шесть. С помощью трёх дополнительных основных цветов Дональдсон пытался устранить главные недостатки, присущие всем трёхцветным колориметрам с широким цветовым охватом. Шесть основных цветов этого прибора имеют спектральные распределения, более полно охватывающие видимый спектр с некоторым перекрытием. Эти цвета создаются излучением лампы накаливания в сочетании с каждым из шести цветных фильтров.
Применение[править]
Колориметры Гилда и Райта были использованы для проведения фундаментальных научных исследований, которые, в свою очередь, легли в основу колориметрического стандарта, принятого Международным Осветительным Конгрессом (CIE) в 1931 г и действующего по сей день. В качестве основного колориметра был выбран колориметр Гилда, а данные Райта были добавлены и усреднены с данными Гилда.
Международный осветительный конгресс принял символы обозначения кардинальных стимулов колориметра Гилда по первым буквам приблизительных названий цветовых ощущений, которые эти стимулы вызывают: R — красный (red), G — зелёный (green), B — синий (blue). Эта первоначальная система обозначений, внесла в дальнейшем колоссальную путаницу в понимание колориметрических принципов. Несмотря на это мы вынуждены придерживаться именно этой, принятой системы обозначений.
Субтрактивные колориметры[править]
Если в визуальном колориметре цвет поля сравнения регулируется путём введения в единый световой пучок, освещающий поле, трёх фильтров, то такой колориметр называется субтрактивным. Каждый из трёх фильтров вычитает определённую часть из спектра попадающего излучения[2].