Физические основы цветности
Главное свойство красителей заключается в способности интенсивно поглощать и преобразовывать энергию электромагнитного излучения в определенной области спектра. Таким образом, первым и основным актом работы красителя является его взаимодействие со светом, приводящее к поглощению части световых лучей. Световой луч представляет собой поток фотонов, энергия которых определяется уравнением Планка: Е = hn = hcύ = hc/λ; В этом выражении: h – постоянная Планка; n - частота (сек-1), с – скорость света (3*108 м/сек = 3*1017 нм/сек); ύ;– волновое число (см-1); λ; – длина волны (нм, Ао). Электромагнитный спектр охватывает диапазон длин волн от 10-14 м (10-5 нм) (космические лучи) до 106 м (переменный ток), что соответствует энергиям от 2*10-14 до 2*10-34 кДж. В этом диапазоне зрительный аппарат человека воспринимает очень узкий интервал: от 2.5*10-22 до 5*10-22 кДж. Этому интервалу соответствуют длины волн от 760 до 400 нм. При совместном действии всех световых лучей в этой области у человека возникает ощущение так называемого ² белого ², неокрашенного цвета. Раздельное действие на зрительный аппарат световых лучей в более узких интервалах (так называемый монохроматический цвет) производит ощущение окрашенного цвета (спектральный цвет, цвет излучающего источника). Характер окраски (цвет) определяется длиной волны соответствующего излучения. Каждому спектральному цвету соответствует дополнительный цвет. Сложение спектрального и дополнительного цветов производит ощущение белого цвета. Интервалы длин волн и соответствующие им спектральные и дополнительные цвета представлены в таблице 17.1. Таблица 17.1 Интервалы длин волн монохроматического света (излучения) и соответствующие им спектральные и дополнительные цвета (видимая часть спектра)
К видимой части спектра со стороны спектральных фиолетовых лучей примыкает невидимая ультрафиолетовая область (УФ-область), которая разделяется на две части: ближнюю УФ-область (200-400 нм) и дальнюю УФ-область (100-200 нм). Со стороны спектральных красных лучей к видимой части спектра примыкает невидимая инфракрасная область (ИК-область), простирающаяся приблизительно до значений длин волн 10-4м. Участок этой области 760-1100 нм называется ближней ИК-областью. В естественных условиях, говоря об окраске тех или иных растворов, тел или предметов, мы, как правило, имеем дело не со спектральными, а с дополнительными цветами. При взаимодействии ² белого цвета ² с различными телами могут протекать следующие процессы: 1. Все лучи видимой части спектра полностью проходят сквозь прозрачное тело (кварцевое стекло, сосуд с дистиллированной водой) или отражаются от непрозрачного (пленка из диоксида титана). В этом случае прозрачное тело представляется неокрашенным (бесцветным), а непрозрачное – белым. 2. Все лучи видимой части спектра полностью поглощаются раствором или телом. Раствор или тело кажется черным. 3. Все лучи видимой части спектра проходят сквозь прозрачное тело или отражаются от непрозрачного более или менее равномерно ослабленными вследствие частичного поглощения телом. В этом случае тело представляется серым, причем в зависимости от степени поглощения оттенок изменяется от светло-серого до темно-серого. 4. Тело избирательно поглощает некоторые лучи видимой части спектра, остальные проходят сквозь тело или отражаются от него. Тело представляется окрашенным (имеет цвет). Цвета, ощущение которых возникает в результате воздействия на зрительный аппарат всех световых лучей видимой части спектра за вычетом поглощенных лучей (спектральный цвет), называются дополнительными к спектральным (таблица 17.1). Все дополнительные цвета представляют собой смешанные цвета, так как их ощущение вызывается совместным действием монохроматических лучей, порознь производящих ощущение какого-либо отдельного дополнительного цвета. Таким образом, причиной окраски (цвета) тела является избирательное поглощение им части световых лучей из общего светового потока в видимой части электромагнитного спектра.
|
