【光学课堂】色彩和光的知识03-选择分光测色计的基本知识

2019-11-03 20:36

色彩和光的知识03

如同

所说，三刺激值色差计有相对价格低廉，外形小巧，出众的灵便性以及操作简便的特点。它可以很方便地测得三刺激值。但是色差计却不适合用于例如反射率光谱及色强度等复杂的色彩分析中。
分光测色计具有高精度性和不断增加的多功能性。由于它可以测得每一波长下的反射率曲线，因此更适用于复杂的色彩分析。当然，分光测色计价格也比色差计更为昂贵。在选择不同类型仪器前，您必须考虑到在应用领域里对色彩精度的要求到底有多高。


	色差计主要用于生产线及产品检查中的色差测量。


	分光测色计通常用于实验室和产品开发研究中的高精度色彩分析和管理。

物体颜色会随着观察条件，检查角度及照明角度不同而变化，这在第I部分第2页中已有说明。当一台仪器测量样品时，光源射向样品的角度以及传感器接收光线的角度，我们称之为几何光学结构。

单向照明系统
这是从一个方向提供照明的方式。在45/0结构中，样品表面被来自45度角的线形光照射，反射光被固定位置（0度）传感器接收。 0/45结构中，样品表面由固定位置（0度）线形光提供照明并由45度的传感器接收反射光。

积分球散射照明系统

这种系统利用一个积分球，使光线从各个方面均匀地射向样品表面。（积分球是一个内表面涂有如硫酸钡这样的白色物质，能使光线均匀漫射的球形装置）。一台d/0结构仪器利用漫射照射样品并在固定角（0度）接收反射光线。一台0/d结构仪器从0度角照明样品并接收从各个方向来的漫射光线。（+/-5度角内的镜面反射光可利用SCE/SCI功能来排除或包含在内。）


即使物体由相同材质构成，但由于表面光泽度的不同，也会使颜色看起来有所变化。例如，当平滑光亮的蓝色样品表面被沙纸摩擦后，为什么蓝色就显得暗淡一点了呢？

	当弹性小球被投向墙面并反弹回来时，其角度是一样的。同样道理，由于光源照射产生从相同角度不同方向反射回来的光线，我们称为镜面反射光，因为光线就像是被镜子反射回来的一样。那些不是由于镜面反射而是向各个方向散射的光线，我们称之为漫射光。镜面反射光与漫射光的和就是我们说的反射光。

	在光滑高亮的物体表面上，镜面反射光相对就更强一些而漫射光弱一些。在那些低光泽度的粗糙表面上，情况则相反。当我们在镜面反射角位置观察表面光滑的蓝色塑料物体时，物体就显得不那么像蓝色，这是因为光源产生的镜面反射光被添加到了物体颜色里。通常来说人们在观察物体颜色时都忽略镜面反射光的。因此，在测量这类样品时，为了能使数据和物体看上去的一样，必须排除镜面反射光而只测漫射光。一个物体的颜色呈现出不同，就是因为我们观察到的镜面反射光含量不同。

	我们已经明白了，由于人们只观察漫射光的缘故，当物体表面条件发生变化时，颜色会呈现出不同。但是，由于物体本身材质都一样，因此物体的颜色不应该有变化。我们怎样才能得到材质本身的颜色呢？镜面反射光和漫射光的含量是根据物体表面情况而定的。但在材料和颜色一定的条件下，两种光的总量总是一样的。因此，当表面光滑的蓝色塑料样品被磨粗糙后，镜面反射光含量减少了而漫射光含量增多了。这就是为什么我们需要测量全部反射光（镜面反射光与漫射光的和）。
第III部分1页图24中，条件3(SCE)和条件4(SCE)中的光井位置显示了在测量样品时，如何排除镜面反射光。若如条件5(SCI)和条件6(SCI)中所示，用球体取代光井后，测量样品时将包含镜面反射光。排除镜面反射光的测量颜色的方法称之为SCE(Specular Component Excluded)。包含镜面反射光的测量颜色的方法称之为SCI (Specular Component Included)。在SCE测量模式中，镜面反射光被排除在外面只测漫射光。这样测出的值与观测者看上去的物体颜色是相当的。当使用SCI模式时，测量过程中镜面反射光与漫射光会被一起包含进去。这样测得的值是物体整体客观颜色，而与物体表面条件无关。当我们选择仪器时，这些标准必须考虑到。有些仪器也可同时测量SCE和SCI模式下的值。


	SCE方式非常适用于检验生产线上的样品是否符合视觉颜色标准。


	SCI方式非常适用于如利用计算机配色系统（CCM）调整色母粒到生产需要水平。


	当你看到荧光色时，虽然色彩不是真正的光源，但会显得它本身在发光一样。当光线射向荧光物质时，光线会被物质所吸收，再以光谱范围内另一波长的可见光形式释放，通常是比原来波长更大。如第II部分2页中提到的，可见光波长范围是从380nm到780nm。举例来说，荧光物质吸收360nm波长的光线再以420nm波长的光线释放，这样，测量值中420nm这点波长的反射率或许会超过100％。由于更多数量的光线变为可见光，因此人眼感觉就像物体本身在发光。测量不含荧光的物质的样品时，分光滤镜位置可以在光源和样品之间或样品和接收之间。但在测量含有荧光物质的样品时，为了符合人眼感观视觉，分光滤镜必须在样品和接收之间，只有这样，才能使整个光源光谱照射在样品上。因此在用分光测色计测含荧光物质的样品时，必须保证光源的光谱能量分布包含有紫外光范围。

	为了达到色彩绚丽的效果，许多涂料特别是汽车用方面涂料都使用了染色剂与金属粒薄片相混合的方法。在金属漆中，由于金属薄片的作用，光线会向各个方向反射，虽然它们一般来说都是同方向线性排列的。图25中表明了在金属漆中镜面反射光与漫射光是如何相互作用的。由于有金属薄片引起的不同方向的镜面反射光的作用，使人眼看到的物体颜色也有所不同。在一个接近金属片作用下的镜面反射光的角度观察时，我们会看到高亮度的颜色。在一个金属薄片未影响的角度下，我们则看到了较暗的颜色。总之，用分光测色计测量金属色时，在多角度下测量取值是很有必要和有效的。

	你曾见过这样的房间吗，在房间中存在这样的现象：在暗黑或紫色灯照耀下的房间内，白色衬衫、袜子或墙上的装饰图案会显得特别亮，就像在发光一样。
类似这样的地方是由一种称为“黑光”的光源提供照明的。黑光是一种远离可见光光谱范围波长的光源，用来照明含荧光物矿石等。事实上，黑光释放的能量在紫外光范围内。物体中被添加的荧光物质吸收黑光的能量并以可见光形式重新释放。在黑光的照射下，物质就会显得在发光一样。当一个物体将可见光范围内所有波长光线以近100％的反射率反射出来，它显现出来的就是白色。但是，如果物体对蓝色波长段反射少一些的话，物体就会显得偏黄。在许多情况下会使用荧光物质（有时是光学增亮结构）。这些荧光物质增强了蓝色波长段的反射率从而使物体显得白一些。所以，白色衬衫在日光下显得很白而在黑光下看上去像在发光。在白色衬衫重复洗涤后就会变得偏黄，这并不是因为衣服上粘附了黄色而是因为荧光物质被逐渐洗去，衣服的原始颜色重又显露出来了。通常的做法是使用含有荧光物质的清洗剂洗涤衣服而使衣服重新亮白。