9.4. Колориметры

9.4.1. Принцип действия фотоэлектрических колориметров

Принцип действия фотоэлектрических колориметров показан на рис. 9.9. Свет, даваемый источником /, отража­ется от образца 2 и объективами 3 направляется на ком­пенсационные светофильтры 4, приводящие кривые спект­ральной чувствительности фотоэлементов 5 к требуемым. Фотоэлементы должны давать токи, пропорциональные удельным координатам х_λ, у_λ и z_λ. Такое требование выте­кает из следующего. Из физики известна зависимость, свя­зывающая фототек i со спектральной чувствительностью s_λ фотоэлемента, световым потоком Ф_0λ и коэффициентом отражения р_λ поверхности:

(9.1)

где с — коэффициент пропорциональности.

При сравнении формул (9.1) с формулами (5.13) видно, что фототоки пропорциональны значениям цветовых коор­динат в том случае, если чувствительность при данной дли­не волны пропорциональна удельным координатам цвета x_λ,y_λ,z_λ, или если существуют равенства s₁ (λ) = х(λ); s₂ (λ) = у (λ); s₃ (λ) = z (λ).

Не существует фотоэлементов, характеристики которых имели бы форму кривых сложения. Поэтому распределение чувствительности приемников по спектру приводят к кри­вым сложения. Делается это по тому же, излагаемому в теории фотопроцессов методу, по которому кривая спект­ральной чувствительности фотографического материала приводится к кривой видности. Чем точнее соответствие кривых, тем меньше погрешности определения цветовых координат или координат цветности. Ошибки в приведе­нии почти неизбежны, и именно это делает колориметри­ческий метод менее точным, чем метод расчета цвета по кривым отражения или поглощения. (Считается, что по­грешность колориметрического измерения цветовых коор­динат составляет несколько единиц третьего знака после запятой.) Кривые у_λ и z_λ просты по форме (рис. 9.10), поэтому светофильтры, с помощью которых добиваются приведения, получить легко. Кривая же х_λ имеет два мак­симума, и нужная характеристика светофильтра, строго говоря, едва ли осуществима. Приходится искать обходные пути получения спектрального распределения фототока, необходимого для колориметрического определения коор­динаты х. Сделанные до сих пор предложения сводят­ся к следующим.

Рис. 9.9. Принципиальная схема фотоэлектрического колориметра

Рис. 9.10. Кривые сложения xyz и новая кривая х_к

1. Использование подобия кривых z_λ, и левой (коротко­волновой) части х_к. В этом случае координата находится из результатов, полученных двукратным измерением: пер­вый раз — за светофильтром, рассчитанным по правой части кривой x_λ, а второй раз — за светофильтром для кри­вой z_λ.. Источник погрешности заключается в неполном по­добии кривой z_λ левой части кривой x_λ.

2. Применение для моделирования кривой х_λ двух све­тофильтров и двух фотоэлементов. Таким способом дости­гается большая, чем в первом случае, точность измерений Однако конструкция прибора и техника измерений услож­няются.

3. Замена кривой х_λ, на кривую х_нλ (х_λ новая), близ­кую к ней, но имеющую один максимум и, следовательно, легко реализуемую (пунктирная кривая на рис. 9.10). По­следний путь был использован при разработке колоримет­ров типа КНО.