Цвет красителей

Методы образования цвета.

Если свет падает на некоторый объект, далее есть только три возможности: свет может поглощаться, отражаться, или проходить сквозь объект (если он прозрачен). Тело, которое одинаково хорошо отражает лучи всех длин волн, из которых состоит белый свет, выглядит белым. Тело, которое поглощает почти все лучи и мало отражает, выглядит черным. Тело, которое поглощает все лучи, называется абсолютно черным. Если предмет освещен белым светом, но выглядит окрашенным, следовательно, часть цветов из состава белого света была поглощена. Цвет создается той частью спектра освещения, которая не была поглощена.

Рассмотрим сначала поглощение. Если в результате прохождения белого света через вещество, свет частично поглотится, то в глаз может попасть только его непоглощенная часть. Следовательно, причиной окраски тел является избирательное поглощение ими части световых лучей из общего светового потока в видимой области электромагнитного спектра. Цвета, ощущение которых возникает в результате воздействия на зрительный аппарат всех цветовых лучей видимой части спектра, за вычетом поглощенных лучей, называются дополнительными. В таблице 2.2 приведены приблизительные диапазоны длин волн для спектральных и дополнительных к ним цветов. Если, например, тело избирательно поглощает лучи с длинами волн от 500 до 560 нм, то воздействие лучей с длинами волн от 400 до 500 и от 560 до 760 нм вызовет ощущение пурпурного цвета (дополнительного к зеленому). В то же время, если бы на сетчатку глаза попал свет с длинами волн от 500 до 560 нм, то мы “опознали” бы его как зеленый.

Таким образом, любые два цвета, дающие при их одновременном зрительном восприятии ощущение белого цвета, являются взаимно дополнительными.

Цвета тел в естественных условиях являются дополнительными к тем цветам, которые тело поглощает. Для определения избирательного поглощения света вещество последовательно подвергают действию световых лучей всевозможных длин волн и для каждой длины волны определяют степень ослабления светового луча в результате прохождения через слой вещества. Если последнее представляет собой достаточно разведенный раствор исследуемого вещества, то поглощение подчиняется эмпирическому закону Бегера-Ламберта-Бера

,

где и - интенсивности света до и после прохождения раствора соответственно (рис.3.1), с - концентрация, d - толщина слоя, e - коэффициент поглощения (показатель экстинкции). Зависимость величины e от длины волны представляет собой спектральную кривую поглощения света данным веществом. Часто спектр поглощения представляют в виде зависимости оптической плотности (D =lg I_o/I) от длины волны. Именно эту (объективную, т.е. не зависящую от зрительного восприятия наблюдателя) кривую называют “спектр поглощения”. Спектры веществ исключительно индивидуальны, и часто позволяют не только определить спектральный состав цвета, но и расшифровать химическую структуру вещества. Спектр также часто представляют в виде зависимости пропускания Т =от длины волны, или отражения от длины волны. В этом случае спектр показывает долю (в %) интенсивности пропущенного или отраженного света от интенсивности падающего света, в обоих случаях как функции длины волны.

Красители - это растворимые вещества, способные поглощать и преобразовывать световую энергию в видимой области спектра. Чаще всего красители превращают поглощенную энергию и передают ее в окружающую среду. Естественно, область спектра, поглощенная красителем, исключается из спектра источника света, и совокупность остальных областей видимого спектра воздействует на зрительный аппарат человека и эти возбуждает ощущение какого-либо цвета.

Цвет и электронные спектры красителей.

Для определения избирательного поглощения света веществом, его последовательно подвергают действию световых лучей с изменяющейся длиной волны и через каждые 0,1-5 нм определяют ослабление светового луча после прохождения через слой раствора. Получившийся график зависимости доли пропущен-ного, поглощенного или отраженного света от длины волны называется соответственно спектром пропускания, поглощения или отражения, а прибор, выполняющий эти измерения, называется спектро-фотометром. Лучшие из спектрофотометров не уступают по чувствительности человеческому глазу и к тому же позволяют получить спектры не только в видимой, но и в ультрафиолетовой области электромагнитного спектра. Результат этих измерений отличается от обобщенной информации, получаемой с помощью зрения. Дело в том, что приемники электромагнитного излучения реагируют на его энергию, а человеческий глаз обладает собственной спектральной чувствительностью, которая резко зависит от длины волны. Если бы не это, спектроскопия могла бы полностью заменить собой колориметрию. Проще говоря, идентичные спектры по всей видимой области указывают на идентичность цвета, но обратное, вообще говоря, не верно. Глаз выделяет даже из широкого диапазона излучения доминирующую длину волны, а не сканирует смешанное излучение по длинам волн. Доминирующая длина волны адекватна понятию цвет.

Добиваться совпадения спектров, чтобы с гарантией получить нужный цвет и дорого и не всегда нужно. Несколько отличающиеся спектры могут принадлежать красителям совершенно одинакового цвета. Однако в некоторых случаях проблема получения нужного цвета может быть решена только методами спектроскопии. Для этого очень коротко познакомимся с информацией, которую можно получить из спектров.

По спектру поглощения можно сказать, какого цвета исследуемое вещество. Например, для спектра 1 на рис.3.2, где максимум лежит поглощения при 445 нм, т.е. в синей части спектра, можно ожидать, что само вещество будет иметь желтый цвет, дополнительный к ”поглощенному” цвету. Если вещество поглощает красную и синюю части спектра, то само оно будет иметь один из зеленых оттенков (спектр 2). Если максимумы лежат в интервале 400-520 нм, то вещество имеет красный цвет (спектр 3), потому что сине-зеленую часть спектра оно поглощает.

Спектры природных и синтетических красителей, как правило, не совпадают с точными границами спектральных цветов (правда, и их цвета не совпадают между собой по данным разных авторов), но захватывает более широкий спектральный диапазон длин волн. Здесь невольно хочется похвалить человеческое зрение, если бы не его интегрирующая способность выделять цвет, то зрительные впечатления переполняли бы мозг чудовищным объемом информации. Что же касается изобразительного искусства, наверняка оно было бы невообразимо более сложным и близким к музыке по тонкости и богатству возможностей.

Дата добавления: 2014-01-07