Колориметры

Метрология — наука об измерениях физических величин, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Предметом метрологии является извлечение количественной информации о свойствах объектов с заданной точностью и достоверностью. Средством метрологии является совокупность измерений и метрологических стандартов, обеспечивающих требуемую точность.

• Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью технических средств.
• Средство измерения – техническое средство, предназначенное для измерений.(в данном случае колориметр)

• Колориметрия, (от лат. color — цвет и греч. μετρεω — измеряю) - наука, исследующая методы измерения, выражение количества цвета и различий цветов.Главную роль в ее развитии сыграло открытие немецким математиком Г.Грассманом законов, по которым каждый цвет является суммой трех других цветов, взятых в определенных долях. При этом такие цвета должны быть независимыми, то есть два из них, смешиваясь, не должны давать третий.

Измерители цветовой температуры - колориметры можно разделить на две большие группы:

• Двухзональные спектрометры – приборы, измеряющие соотношение энергий излучения источников света в синей и красной областях спектра, т.е. использующие методику определения сине-красного отношения.

• Трехзональные спектрометры, принцип работы которых построен на измерении показателей сине-красного(α) и зелено-красного (β) отношений.

У температурных источников света (солнце, лампы накаливания...) цветовая температура зависит главным образом от изменения энергии излучения в синей и красной зонах спектра излучения, желто-зеленая зона остается практически постоянной. На рисунке(10) показаны кривые различной цветности излучения абсолютно черного тела, лучистая энергия для желто-зеленого участка спектра (555 нм) принята за 100%.

Рисунок (10) - Спектральное распределение энергии в излучении абсолютно черного тела, нагретого до различных температур.
Таким образом, для измерения цветовой температуры источника света со сплошным спектром излучения (температурные источники) можно воспользоваться двухзональным методом. Для этого при помощи любого экспонометра с дополнительными светофильтрами рисунок(11) измеряется отношение энергии излучения в двух зонах спектра – синей Wс (400 – 420 нм) и красной Wк (680 – 700 нм) Wс/Wк.

Рисунок(11) - Фотоэкспонометр «Ленинград 6» с тремя дополнительными светофильтрами.

Экспонометр за синим светофильтром направляют на источник света и определяют значение диафрагмы при определенной выдержке. Затем, вместо синего, устанавливают красный светофильтр и снова определяют значение диафрагмы при той же выдержке. Цветовая температура определится из таблицы (3).

Таблица (3) – Цветовые температуры, определенные двухзональным методом

Определив таким способом цветовую температуру источника света можно с уверенностью судить о соответствии светового баланса фотопленки и источника света.Если освещение не соответствует балансному, съемку можно перенести на другое время или подобрать источник света, но в практике профессиональной фотосъемки чаще преобразуют спектральный состав источника света в соответствии с балансом используемого фотоматериала. Для этого служат конверсионные светофильтры: сине-голубые для повышения цветовой температуры, красно-коричневые для ее понижения.Различные производители выпускают разные наборы конверсионных светофильтров, при этом они утверждают, что наилучшие результаты достигаются при использовании фотоматериалов и конверсионных светофильтров одной фирмы изготовителя. В таблице 3 приведены светофильтры трех ведущих фирм изготовителей.Как уже отмечалось, цветовая температура источников света измеряется в Кельвинах. Подбор же конверсионных светофильтров удобнее производить по шкале обратных микрокельвинов, соответствующей обратным величинам цветовых температур, увеличенных в миллион раз. MR = 10⁶/ К величина носит название майред.Не углубляясь в подробный разбор достоинств выше названной системы измерения отметим, что числа майред дают возможность простого подбора конверсионных светофильтров для приведения имеющегося спектрального состава освещения к требуемому. Преобразование спектрального состава света происходит при использовании светофильтра с числом майред, определяемым разностью майред измеренной цветности MR _И имайред требуемой MR _Т, (MR _И = MR _Т - MR _И). Положительная величина + MR указывает на красно-коричневый светофильтр, а отрицательная - MR – на сине-голубой. Например, измеренная цветовая температура 6100 K или 164 MR, фотопленка сбалансирована под цветовую температуру 5500 К или 182 MR. Величина смещения будет равна 182-164 = +18 MR, т.е. используется красно-коричневый светофильтр невысокой плотности KODAK 81А.

Таблица (4) - Конверсионные светофильтры

Для быстрого определения значения смещения цветовой температуры можно воспользоваться номограммой, приводимой в ряде фото справочников, или изменить таблицу 2: вместо цветовых температур указать соответствующий используемому типу фотоматериала конверсионный светофильтр.

Двухзональный метод измерения цветовой температуры справедлив для температурных источников света. Для нетемпературных источников света (лампы-вспышки, люминесцентные лампы...) требуется более полная информация об относительной энергии излучения в трех спектральных зонах: отношение сине-красного и, зелено-красного участков спектра источников света.