Прозрачные среды
Необходимо в эксперименте непосредственно
измерить спектр прошедшего через среду
светового потока P/,
либо рассчитать его теоретически - зная
спектр источника излучения P
и к
оэффициент
пропускания среды ().
Этот случай максимально прост:
P/= P() (8.5)
Результирующий цвет оценивается по графику P/ , например, по предложенному ранее алгоритму.
Непрозрачные среды
Цвет поверхностей непрозрачных тел определяется спектром отраженного от них светового потока. Для окрашивания непрозрачных предметов используются краски - смесь пигментов и связующих веществ. Расчет цвета в данном случае сложен: глаза наблюдателя достигает не только свет, полностью или частично прошедший через слои краски, но и свет, отраженный от поверхности краски. Следовательно, суммарный световой поток обладает сложным спектральным составом, зависящим не только от характера избирательного поглощения света источника освещения красителем, но и от множества других факторов: степени ровности поверхности, оптических свойств слоёв краски, её толщины, условий наблюдений и т.д..
Роль оптических свойств слоя краски
Если слой краски прозрачен и имеет небольшую толщину, то свет проходит через него, отражается от материала подложки и выходит в сторону источника освещения. В этом случае спектральный состав вышедшего светового потока определяется «удвоенным» коэффициентом пропускания слоя краски (так как свет проходит его два раза) «()()» и коэффициент отражения собственно н
еокрашенного
материала ():
P/= P()()() (8.6)
Е
сли
слой краски толстый, а сама краска
малопрозрачная (так называемая
«кроющая»), то отражение света будет
происходить непосредственно в слое
краски, свет до подложки не дойдёт.
Следовательно, цвет такой поверхности
будет зависеть только от свойств
самой краски:
Важно отметить, что ()/ () так как неизвестно, на какую глубину световое излучение проникает в толстый слой краски!
Роль освещения
Если освещение рассеянное (ненаправленное, равномерное), а поверхность шероховатая, то отражённый от поверхности свет равномерно распределяется по всем направлениям и будет в равной мере «подмешан» к световому потоку, вышедшему из слоев краски.
Если свет направленный, а поверхность гладкая, то отраженый от поверхности свет будет иметь вполне определенное направление. Следовательно, сложение световых потоков (отраженного поверхностью и вышедшего из слоёв краски) будет происходить только при определенном угле наблюдения, соответственно зеркальному отражению.
Роль оптических свойств окрашиваемого материала
Если поглощение света окрашенной средой неоднородно, т.е. среда состоит из оптически неоднородных фаз («слоёв», «включений»), то по мере прохождения в глубь вещества, свет будет частично поглощаться, а частично отражаться от границ раздела неоднородных участков. Соответственно, в глаз наблюдателя попадут лучи, вышедшего из различных по глубине слоёв материала. Именно такими свойствами обладают окрашенные текстильные материалы: примерно 1-3% падающего на ткань света отражается от её поверхности, остальная часть излучатель выходит из ткани после отражения от многочисленных границ раздела фаз - нитей. Поэтому цвет ткани сильно зависит от глубины и характера проникновения красителя (или нескольких красителей) в толщу волокон. Особенно сильное влияние на наблюдаемый цвет оказывает тот краситель, который располагается в поверхностных слоях ткани.
Итак, в силу влияния на цвет непрозрачных тел большого числа факторов, из которых мы отметили лишь самые основные, теоретический расчёт цвета для них (особенно для тканей!) является недостаточно точным для практических нужд. По этой причине, цвет непрозрачных материалов обычно определяется экспериментально.