Вимірювання оптичної щільності непрозорих об’єктів, Лабораторна робота
Головне меню
| Вимірювання оптичної щільності непрозорих об'єктів |
Теорія При падінні світлового потоку поверхню будь-якого речовини чи тіла, частина світлового потоку відбивається від поверхні розділу (рис.1) відповідно до законами відбиття тобто. де i1 – кут падіння, i2 – кут відображення. Частина випромінювання проходить усередину речовини відповідно до закону заломлення: де i3 – заломлення, n – показник заломлення.  Частина випромінювання поглинається матеріалом тіла відповідно до закону Ламберта-Бугера-Бера деKλ - коефіцієнт поглинання на довжині хвиліλ,l - товщина поглинаючого шару. Крім дзеркального відбиття під кутом, рівним куту падіння, поверхні речовин або тіл розсіюють випромінювання, тобто світло відбивається і під кутами, не рівними куту падіння. Ця характеристика залежить також від довжини хвилі, що і визначає колір поверхні. 13>У вимірювальній техніці існують відповідно прилади, що вимірюють усі перелічені фізичні характеристики властивостей поверхонь Прилади для вимірювання коефіцієнта відбиття - рефлектометри, що вимірюють відношення інтенсивності відбитого світлового потоку до інтенсивності падаючого світлового потоку 2. Прилади для вимірювання показника заломлення середовища – рефрактометри. 3. Прилади для визначення пропускання речовиною оптичного випромінювання-денситометри, що вимірюють частку випромінювання, що пройшло через речовину (зразок) У поліграфічних технологіях часто доводиться проводити вимірювання коефіцієнтів пропускання прозорих об'єктів — растрів, фотоформ, прозорих шкал, а також коефіцієнтів відображення поверхонь фотоформ і відбитків. Прицьому загальноприйнятою одиницею виміру є оптична щільність, яка визначається як: Коефіцієнти відображення та пропускання і, відповідно, оптичні щільності є в загальному випадку функції довжини хвилі, що визначає колір слайду або відбитка. Вимірювання цих величин є основою визначення координат кольору об'єкта й у результаті служать кількісної оцінки якості друкованої продукції. У поліграфії рефлектометри як такі не використовуються, так як папір являє собою сильно світлорозсіювальну поверхню. Тому так звані денситометри в поліграфії вимірюють не тільки дзеркально відбите відбитками світло, а й розсіяне у всій півсфері, що оточує поверхню і кут у стерадіан. Взагалі кажучи, стандартами передбачений контроль коефіцієнта відображення відбитком при нормальному падінні світла на поверхню та реєстрації світла під кутом 45 градусів до нормалі. Тим не менш, з точки зору характеристики оптичних властивостей забарвленої поверхні потрібно збирати світло, відображене поверхнею по всіх кутах. Тільки в цьому випадку виходять порівняні результати при використанні паперу різної білизни, різної глянсуватості, різної волокнистості. Таким чином завдання, що стоїть перед вимірювальною технікою, призначеною для вимірювання колірних характеристик відбитків полягає у вимірі спектрального розподілу (залежності коефіцієнта відображення від довжини хвилі) , відображеного в стерадіан, світлового потоку та визначенні оптичної щільності Ш. у всьому діапазоні видимого випромінювання від 400 нм до 800 нм, що відповідає фіолетовому та червоному випромінюванню. Для таких вимірювань призначені спектрофотометри з джерелом світла, що мають спектр, близький до спектру Сонця (з лампою наливання) з реєструючим пристроєм,що дозволяє збирати весь світ, відбитий поверхнею. Останнє називається інтегруючою сферою. У цій роботі вимірювання потрібно виконувати на спектрофотометрі СФ -10, що має таку конструкцію. Спектрофотометр СФ -10 Спектрофотометр СФ-10 являє собою подвійний монохроматор видимий діапазон довжин хвиль, що працює за двопроменевою схемою з інтегруючою сферою перед вихідним фотоприймачем. диспергуючих елементах, якими СФ-10 служать призми. Подвійна монохроматизація необхідна для зменшення рівня розсіяного в приладі світла і для підвищення спектрального роздільної здатності приладу. виконану у вигляді дзеркала , близько до нього розташованої діафрагмою у вигляді ножа (конструкція ніж - дзеркало ). монохроматичний) на два пучки рівної інтенсивності.Ці пучки спеціальним модулятором по черзі направляються в інтегруючу сферу, забарвлену зсередини білою матовою фарбою.Всередині інтегруючої сфери встановлений;світлочутливий приймач - фотоелемент. то рівень освітленості всередині інтегруючої сфери залишається постійним і сигнал з фотоприймача, який на постійну складову не реагує, дорівнює нулю. Це записується на діаграмі стрічці, як 100% лінія. Якщо в одному звихідних пучків з'являється або поглинаючий елемент, або селективно відбиває забарвлена поверхня, то на фотоприймачі з'являється сигнал неузгодженості, пропорційний коефіцієнту пропускання або відображення зразка. Для проведення кількісних вимірювань прилад необхідно відградуювати, тобто. прописати залежність коефіцієнтів відбиття від довжини хвилі від стандартних зразків, атестованих на еталонних установках. Як такі використовується набір стандартних зразків із молочних стекол марок МС та ВОНО. Після того, як шкала спектрофотометра відградуйована за стандартними зразками, можна проводити вимірювання відображення випробуваного зразка при різних довжинах хвиль. Мета та порядок виконання роботи Кінцевою метою цієї роботи є реєстрація залежності коефіцієнта відображення зразка пофарбованої поверхні (плашки) від довжини у видимому до . За результатами вимірювань необхідно скласти таблицю значень коефіцієнта відображення та оптичної щільності з інтервалом 20 нм. Слід також визначити довірчий інтервал допустимої похибки для трьох незалежних вимірів, розрахувавши його для довірчої ймовірності 0,9 (90%). Для вирішення поставленого завдання необхідно виконати наступне:
|