Лаврухин Д.В. Колориметрия - файл n1.doc

Лаврухин Д.В. Колориметрия
скачать (1090 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc1090kb.19.11.2012 18:46скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15


ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТУРИЗМА И СЕРВИСА»
ФГОУВПО «РГУТиС»

Кафедра «Общая и прикладная физика»

КОЛОРИМЕТРИЯ

Конспект лекций по курсу колориметрии

для студентов, обучающихся по специальностям:

26070400 «Технология текстильных изделий»

26090100 «Технология швейных изделий»

26090200 «Конструирование швейных изделий»

10010100 «Сервис»

Автор-составитель: Д.В. Лаврухин, ст. преп. кафедры «Общая и прикладная физика»


© ГОУВПО «РГУТИС», 2008

Москва - 2008г.

СОДЕРЖАНИЕ

Тема 1. Вводные сведения 4

1. Предмет колориметрии 4

2. Свет – электромагнитная волна 5

3. Шкала ЭМВ 7

Тема 2. Элементы геометрической оптики 8

1. Вводные сведения 8

2. Четыре закона геометрической оптики 9

3. Принцип Ферма 11

4. Закон преломления 13

Тема 3. Тонкие линзы 17

1. Вводные сведения 17

2. Построение изображения, даваемого линзой 19

Тема 4. Спектр светового излучения. Цвет 21

1. Спектральный состав излучения 21

2. Формирование цвета предметов 24

3. Методика оценки цвета излучения с непрерывным спектром 25

Тема 5. Источники света. Элементы фотометрии 27

1. Основные виды источников излучения 27

2. Стандартные источники излучения 31

3. Элементы фотометрии 33

Тема 6. Восприятие цвета 40

1. Глаз – орган восприятия цвета 40

2. Трехкомпонентная теория зрения. 41

3. Адаптация зрения 43

4. Контраст цветов 45

Тема 7. Характеристики цвета. Цветочувствительность глаза 48

1. Психологическая система описания цветов 48

2. Психофизическая система характеристики цвета 49

3. Цветочувствительность глаза 51

Тема 8. Методы образования цвета. Законы Грассмана 54

1. Аддитивный синтез цвета 55

2. Законы Грассмана 57

3. Субстрактивный синтез цвета 60

Тема 9. Теоретические основы измерения цветов 64

1. Система описания цветов RGB (1931г) 64

2. Графическое представление цветов в системе RGB 69

3. Система описание цветов XYZ (1931г) 71

ПРИЛОЖЕНИЕ 79

Удельные координаты монохроматических излучений в системе XYZ 79

ЛИТЕРАТУРА 80


Тема 1. Вводные сведения

1.Предмет колориметрии


Колориметрия – «наука о цвете»

наука о методах измерения и количественного выражения цвета.

Цвет, его происхождение и свойства занимают умы людей уже на протяжении многих веков. В разные времена к этому феномену обращались Аристотель, Леонардо да Винчи, Исаак Ньютон (1669г), Михаил Ломоносов (1756г) и даже Гете. В «Учении о цвете» Гете (1810г) мы встречаем упоминание о чрезвычайной практической пользе подобных исследований: «Люди, в общем и целом, испытывают большую радость от цветов. Глаз нуждается в них».

Не смотря на значительный интерес, только в 20-е годы ХХ века колориметрия стала самостоятельной точной наукой и начала активно развиваться. Огромную роль в этом развитии сыграла Международная комиссия по освещенности (МКО). К началу века накопилось достаточно много разрозненных сведений о цвете: были хорошо известны особенности цветового зрения человека, установлены закономерности смешения цветов, открыта трехмерность цвета, развит соответствующий математический аппарат. Весь этот большой объем информации требовал обобщения. МКО взялась за выработку на основе имеющихся данных колориметрических стандартов и создание на их основе системы определения цветов, пригодной для практических нужд.

В качестве первого шага, в 1924 году была стандартизирована относительная чувствительность глаза «усредненного» наблюдателя (так называемого «стандартного наблюдателя МКО») по отношению к различным чистым цветам. К 1931 году для использования в измерениях уже были разработаны стандартные источники света, в практику ввели системы описания цветов RGB и XYZ.

По мере развития цветного телевидения, полиграфии, фотографии, технологий окраски материалов, требовалось создавать всё новых и новые стандарты. Были созданы и специальные приборы для измерения цветов – колориметры. Изданный МКО в 1970 году Международный светотехнический словарь содержал 900 основных показаний и терминов, его перевели на четыре языка. В настоящее время колориметрия является крайне востребованной прикладной наукой. Интенсивно развиваясь, она использует знания из других, смежных с ней в вопросах цвета, дисциплин:

физика – методы количественных и качественных измерений световых потоков:
измерения энергии и спектрального состава излучений

физиология – сведения о работе зрительного аппарата человека, о формировании цветовых ощущений

психология – воздействие различных цветов на сознание человека

математика – методы описания и расчетов цветов

Совокупность перечисленных подходов и представляет собой современное научное цветоведение. По мере освоения курса, мы последовательно познакомимся с тем, что же конкретно привнесла в колориметрию каждая из перечисленных наук, за исключением, пожалуй, психологических аспектов восприятия цвета.

2.Свет – электромагнитная волна


Всё разнообразие окружающего мира мы видим благодаря свету и зрению. Свет излучают особые тела, называемые источниками света - солнце, нить электролампы, пламя керосиновой лампы, газ в газоразрядной трубке. После взаимодействия с окружающими предметами свет от источников попадает в глаз человека, формируя цветное изображение. На видимый цвет предметов влияют характеристики освещения, а так же «устройство» самих предметов.


Из курсов оптики и электричества известно, что свет представляет собой электромагнитную волну (ЭМВ).

Рис.1.1 Электромагнитная волна в некоторый момент времени

Перечислим некоторые сведения из теории ЭМВ:

(1.1)

(1.2)

(1.3)

где  - измеряется в «рад/сек», - измеряется в «Гц»

, (1.4)

где ЕY – проекция вектора напряженности электрического поля на ось у, измеряется в [В/м]

HZ – проекция вектора напряженности магнитного поля на ось z, измеряется в [В/м]

- магнитная постоянная,

- электрическая постоянная

– магнитная проницаемость среды, в которой распространяется волна

– диэлектрическая проницаемость среды, в которой распространяется волна. Отметим, что данная величина зависит от частоты колебаний в конкретной электромагнитной волне.

Из решения уравнений (1.4) следует, что скорость распространения волны в пространстве дается формулой:

(1.5)

Для вакуума и , следовательно, скорость волны в пустоте 0 равна:

(1.6)

Итак, полученное числовое значение 0 в точности совпадает со скоростью света в вакууме c ! Факт точного совпадения предсказанной теорией скорости ЭМВ с измеренной в эксперименте скоростью света, обнаруженный Максвеллом в 60-е годы ХIХ века, провел к появлению гипотезы о том, что по своей природе свет является ЭМВ.

(1.7)

Из полученной формулы (1.7) видно, что в веществе скорость распространения ЭВМ уменьшается. Данное уменьшение скорости приводит к уменьшению длины волны:

(1.8)

По этой причине, чтобы избежать путаницы обычно следует оговаривать, какую длину волны имеют в виде: в вакууме или в среде. Для определенности, мы далее всюду будем пользоваться только длиной волны в вакууме.

Для плоской волны решение имеет следующий вид:

, (1.6)

где

– циклическая частота волны,

 – время, необходимое волне для того, чтобы распространясь в пространстве со
скоростью , достичь точки, удаленной от источника колебаний на расстояние х;

– начальная фаза волны («состояние волны» в момент времени t=0 в точке х =0),

– эту величину называют «волновой вектор волны»

Видно, что формула (1.6) не накладывается никаких ограничений на частоту ЭМВ , поэтому в среде могут одновременно распространяться волны со всевозможными частотами / всевозможными длинами.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации