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

Г Л А В А I

ФИЗИЧЕСКИЙ ЭТАП ЗРИТЕЛЬНОГО

в о с п р и я т и я

Основы физического этана зрительного восприятия изучают­ ся в курсе физики. Ниже рассматриваются только два вопроса, касающиеся этого этапа: источники излучения и оптические свойства тел.

§ 1. и сто чн и к и ИЗЛУЧЕНИЯ

Текстильная промышленность имеет дело с несамосветящимися телами, цвет которых зависит от цвета источника освеще­ ния. При работе с такими телами необходимо выбрать стан­

нагретого до определенной температуры. Такихстандартов три: источники А, В и С.

9

Источник /1 соответствует освещению лампами накаливания, испускающими спектр, тождественный спектру абсолютно чер­ ного тела, нагретого до 2854 К (ТОСТ 7721-6!). Таким источ­ ником может являться электрическая лампа накаливания с вольфрамовой питью, нагретой до соответствующей темпера­ туры. Источник В соответствует «желтой фазе» дневного света, излучение которого тождественно излучению абсолютно черного тела, нагретого до 4800 К. Такой источник получают при помо­ щи источника А и голубого светофильтра, характеристика кото­ рого указана в ГОСТ 7721-61. Источник С имитирует рас­ сеянное излучение от северной части небосвода. Излучение его тождественно излучению абсолютно черного тела, нагретого до 6500 К- Источник воспроизводится при помощи источника А, перекрытого голубым светофильтром, описанным в ГОСТ 7721-61. Для расчетов характеристик цвета применяется также источник Е, соответствующий равноэнергетическому спектру.

На текстильных фабриках для визуального контроля цвета изделий используются лампы «дневного света». Это ртутные лампы, снабженные люминофором, светящимся под действием ультрафиолетового излучения паров ртути (185 и 254 нм). Лучше всего имитируют излучение солнца ксеноновые лампы сверхвысокого давления.

§ 2. ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТЕЛ

Свойства тел (свет) воздействовать на поток излучений, вызывая его количественное, а часто и качественное изменение, носят название оптических свойств тел. Эти свойства характе­ ризуются величинами коэффициентов отражения (р), пропуска­ ния (т) и поглощения (а) потока излучения:

где Ро — падающий поток излучения; Р9 — отраженный поток излучения; Рх — пропущенный поток излучения; Р а — погло­ щенный поток излучения.

При избирательном поглощении рассматриваемые коэффи­ циенты являются функциями для волн и носят название спек­

необходимо знать значения абсолютной (Ро) или относитель­ ной (I) спектральной плотности потока излучения.

Поток излучения измеряется количеством энергии, приходя­ щейся на единицу времени:

р____

оо

Поток падающего сложного излучения Ро= j’ Р0(а)йД, а отра-

О

10

жениого Ре Po{X)pCk)df.. Подставив в уравнения (1) вмес-

' О

го абсолютного значения потока излучения Р относительную величину !, получим:

Показатель ослабления k включает в себя показатель погло­ щения (а) и показатель рассеивания р, поэтому равенство (2) можно переписать в следующем виде:

Р (\) = /эое-(*+Ю2.

Рассеивание происходит при неоднородности среды, через которую проходит излучение. В твердых телах неоднородность вызывается вкраплениями инородных тел или изменением плот­ ности тела в разных его участках. Например, текстильные волокна имеют разную плотность по толщине отдельных воло­ конец, что приводит к сильному рассеиванию ими излучений.

В жидкостях рассеивание вызывается взвешенными части­ цами, например коллоидными частицами красителей красиль­ ной ванны. Если величина частиц в растворе значительно мень­ ше длины волны излучения монохроматического осветителя, то рассеивания не наблюдается. При соизмеримости этих величин происходит рассеивание излучения и тем в большей степени, чем больше размер частиц приближается к длине волны. Рэлей показал, что в этом случае показатель рассеивания р обратно пропорционален четвертой степени длины волны и увеличи­ вается пропорционально квадрату объема частицы. Поэтому

И

длинноволновая часть спектра рассеивает свет значительно меньше, чем коротковолновая.

В газах рассеивание излучения происходит в результате флуктуации объема, происходящего от броуновского движения частиц. Это движение вызывает временные «сгущения» и «раз­ режения» в отдельных участках газа. Например, в атмосфере Земли флуктуация приводит к сильному рассеиванию коротко­ волнового излучения солнца, чем объясняется голубой цвет неба.

При прохождении излучений через оптические среды наблю­ дается поляризация, которую иногда также приходится учиты­ вать, выясняя причины цвета тела. Поляризация наблюдается как при зеркальном отражении, так и при прохождении излу­ чения через такие прозрачные среды, как текстильные волокна. Величина поляризации вдоль и поперек волокна различна и приводит к появлению дихроизма.

Из изложенного следует, что оптические свойства тел необ­ ходимо учитывать как при рассмотрении вопросов о цвете тел, так и при расчете количества излучений, попадающих на сет­ чатку глаза. Последняя величина определяет степень возбуж­ дения приемников КЗС сетчатки глаза, а следовательно, и цвет тел. При расчете этих величин следует учесть, что от точечного источника излучения рассеиваются во все стороны, но для рас­ четов нужно знать только ту часть излучения, которая направ­ лена в сторону наблюдателя. Распределение плотности потока излучения в пространстве носит название интенсивности излу­ чения (/х ):

сIP

Л = dm ’

где dm— элементарный телесный угол, выраженный в стеради­ анах.

Г Л А В А II

ПСИХОФИЗИЧЕСКИЙ ЭТАП ЗРИТЕЛЬНОГО

в о с п р и я т и я

Психофизический этап зрительного восприятия характери­ зуется преобразованием энергии излучения в энергию возбуж­ дения нервных клеток. Результат этих преобразований зависит не только от характера излучений, но и от физиологических процессов, протекающих в сетчатке глаза. Последние связаны с состоянием организма и зависят от возраста человека и ряда других факторов. Кроме того, между энергией излучения и воз­ буждением элемента сетчатки глаза нет прямой связи. Так, уве­ личение энергии фотона в области коротковолновой части спек-

12

гра приводит к уменьшению возбуждения вплоть до его исчез­ новения, одинаковые возбуждения приемников КЗС от разных объектов наблюдения укажут на тождество цветов. Чтобы пред­ ставить себе основы измерения цвета, необходимо изучить стро­ ение и работу сетчатки глаза, а также основы трехкомпонент­ ной теории цветового зрения. Для проведения расчетов необхо­ димо иметь представление о световых свойствах тел и о связи между избирательным поглощением и цветом. В заключение главы рассмотрены основные характеристики цвета, т. е. те величины, которые необходимо иметь для воспроизведения цвета.

§ 1. СТРОЕНИЕ И РАБОТА СЕТЧАТКИ ГЛАЗА

Сетчатка глаза располагается между стекловидным телом и сосудистой оболочкой глаза и представляет собой слой ней­ ронов толщиной в 0,2 мм, соединенный с головным мозгом зри­ тельным нервом. По образному выражению Рамона и Кахаля, это часть мозга, вынесенная на периферию. В сетчатке разли­ чают три слоя (рис. 3): пигментного эпителия, светочувствитель­ ный и мозговой.

Слой пигментного эпителия предназначен для регулирова­ ния количества излучения, попадающего на светочувствитель­

волоконце, заканчивающееся в больших полушариях головного мозга. Соединения колбочек и палочек с ганглиозными клетками весьма сложны, но для простоты их можно представить как связь каждой колбочки или нескольких палочек с одной гангли­ озной клеткой.

Колбочек в сетчатке глаза 6—7 млн. Они распределены неравномерно по сетчатке глаза: максимальное количество их находится в районе центральной ямки, где хрусталиком

13