Файл: Ершов, А. П. Цвет и его применение в текстильной промышленности.pdf

Г Л А В А VIII

СПЕКТРЫ ОПТИМАЛЬНЫХ И РЕАЛЬНЫХ КРАСИТЕЛЕЙ

§ 1. СПЕКТРЫ ОПТИМАЛЬНЫХ КРАСИТЕЛЕЙ

Спектры отражения (пропускания) тел, окрашенных краси­ телями, отличаются от спектра источника освещения тем, что часть излучения осветителя поглотилась и произошло качествен­ ное и количественное изменение потока излучения. Таким обра­ зом, получение того или иного цвета всегда сопровождается уменьшением яркости. Чем меньше эти потери при заданном цвете, тем более ценен краситель с колористической точки зрения.

Увеличить яркость цвета можно, используя смесь разных кра­ сителей, но субтрактивное смешение цветов приводит к уменьше­ нию чистоты цвета, а вместе с тем и насыщенности, что далеко не всегда выгодно. Возникает вопрос, какими спектральными характеристиками должен обла­ дать идеальный краситель, к ко­ торому следует стремиться при получении реальных красителей.

Для решения этого вопроса по­

при этом цвет. На цветовом гра­ фике рис. 62 представлены цветности, получающиеся при таком

опыте для осветителя В. Левая ветвь от точки Б графика получе­ на путем добавления к излучению в 380 нм спектральных излуче­ ний вплоть до получения точки Б. Правая ветвь получена анало­ гично, но за исходный цвет взят цвет излучения в 780 нм. Полу­ чившиеся при описанной работе цвета носят название «гранич­ ных цветов». Они отличаются от спектральных цветов и имеют ряд своих особенностей. Прежде всего среди них нет зеленого цвета, а цвета правой и левой половины графика являются до­ полнительными, и при их смещении получается цвет источника В. Смешением граничных цветов можно получить любой цвет, в том числе и зеленый. Граничные цвета имеют коэффициент отраже­ ния, равный единице в области отражения и нулю в области по-

95

глощения. Спектр их имеет вид полосы, резко ограниченной с обо­ их концов. В общем случае, независимо от методов образования, цвета излучений, имеющих такие спектры, носят название опти­ мальных. Красители, при помощи которых можно было бы полу­ чать оптимальные цвета, называются оптимальными.

и для отражения

Xvdl

R = *720

J ydl

38')

Составим три функции:

Сумму этих функций обозначим S (А.) = f (х-Еy-\-z)dX. При

380

Х<Х' координаты цвета оптимальных излучений равны:

A'0= / i ( > 0 - / i W ; Y 0 = A ( K ) - A M \ z 0 = / & ' ) - м х ) ,

96

координаты цветности этих излучений получаются при делении каждого из значений Х0, Уо, Zo на 2 (А/)—2(A).

В случае равноэнергетического источника

Л (780) = / 2(780) = / 3 (780) = ^ 2 ( 7 8 0 ) = 2 о-

При Х ' Ж имеем

A > / , ^ ) - / i W + S0, )'o = / a ( ^ ) - / 1W + S0>

2 0 = М Ю - А М + 20-

Координаты цветности получаются при делении координат цвета на 2 (А/)—2 (А) + 320.

Проведя конкретные вычисления по этим формулам, можно получить кривые, изображенные на рис. 63 для граничных цве­ тов. Эти же вычисления можно выполнить для любого значения Х-^Х', где K V , постепенным расширением области избранных волн, увеличивая длины волн для X и уменьшая их для X', чтобы иметь разные интервалы спектра отражения. В результате таких

вычислений получены кривые для источника Е, изображенные на рис. 64. Чтобы с помощью этого графика определить границы излучения Х^гХ' для оптимального цвета, наносят на график точ­ ку с заданными координатами цветности х я у. Затем отсчиты­ вают значения X и X' для кривых, пересекающих точку заданной цветности, которые и являются искомым интервалом длин волн. Как правило, при таком определении приходится прибегать к ин­ терполированию значений длин волн.

Э 8

Рассматривая график рис. 64, нетрудно заметить, что чем ближе заданная точка цветности к точке Е, тем шире область X-f-X' и тем больше монохроматических излучений нужно взять для получения заданного оптимального цвета. Чем больше чи­ стота цвета, тем уже полоса Х-ГХ' и тем меньше необходимо взять монохроматических излучений для получения заданного цвета. Это говорит о том, что с повышением чистоты цвета пони­ жается его яркость.

График рис. 64 позволяет решать задачи о нахождении мак­ симального значения возможного отражения при синтезе задан­ ного цвета. Такое решение представлено на рис. 65 в виде кри­ вых разных отражений, нанесенных на цветовой график для источников А и Е. Как видно из рисунка, максимальное отраже­ ние дает только излучение «белого» цвета. Чем более удалена точка цветности от точки белого цвета, тем меньше отражение для излучения оптимального цвета. Отражение для излучений

спектральных цветов близко к нулю (0,00002). Кривые на графи­ ке расположены эксцентрично и сильно сдвинуты в сторону пря­

ет 0,85). Для красных цветов коэффициент отражения излучений достигает 0,70, а для зеленых — только 0,35. Синим, голубым и фиолетовым цветам соответствует малый коэффициент отра­ жения излучений.

Приведенные выше данные показывают, что далеко не все цвета легко получить с помощью красителей, если к ним предъ­ являть строгие требования в отношении чистоты цвета. Так, си­ ние цвета можно получать только за счет большой потери в яр­ кости по сравнению с яркостью осветителя. Желтые же цвета, наоборот, обладают большой яркостью при большой чистоте цве­ та. При воспроизведении цвета ткани несколькими красителями путем визуального подбора цветов получают цвет образца, близ­ кий к цвету стандарта. Это происходит потому, что среди воз­ можных сочетаний красителей колорист выбирает такие, которые дадут цвет, максимально приближающийся по яркости-к цвету стандарта. Оценка колористических свойств красителей произ­ водится по ощущению цвета образца ткани, окрашенного дан­ ным красителем. Поэтому необходимо рассмотреть не только цветовые свойства красителей, но и отображения их в нашем сознании.

Наиболее ценны красители, с помощью которых можно по­ лучить максимально возможные насыщенности при возможно большей светлоте. Цвета, удовлетворяющие этим требованиям, называются идеальными, или полноцветными (по Оствальду). Насыщенность и светлота связаны друг с другом: увеличение одной из этих характеристик обычно приводит к уменьшению второй.

Чтобы найти область идеальных цветов, нанесем на цветовой график рис. 66 прямую BS, соединяющую точку спектральных цветов с точкой цветности осветителя (в примере Б). В точке S чистота цвета максимальна (равна единице), но яркость мини­ мальна (равна нулю). В точке Б, наоборот: яркость максималь­ на, но чистота цвета равна нулю. Переходя от точки 5 к точке Б, рассматриваемые характеристики будут изменяться во взаимно противоположных направлениях. Следовательно, точку идеаль­ ного цвета следует искать где-то на прямой S. Цвета точек на этой прямой можно рассматривать как сумму цвета осветите­

рис. 63). Для более удаленной точки 2 нужно расширить преде­ лы Я]—Я( в обе стороны: Я]—Яг и Я(—Я^, причем цвета этих до­ полнительных излучений должны быть дополнительными друг

100