Цвет и свет - Луизов А.В.
ISBN 5-283-04410-5
Скачать (прямая ссылка):
Вырабатывают инструкции для измерения глянца, в основном сводящиеся к указаниям, при каких углах падения производить измерения. Соответственно существуют разные конструкции глянцемеров.
14.7. ВЕЩЕСТВА, ПРОПУСКАЮЩИЕ СВЕТ
Когда свет проходит сквозь вещество в той или иной мере прозрачное, происходит ряд процессов, вследствие которых мощность прошедшего пучка Ф оказывается меньше мощности пучка, входящего в слой вещества Ф0.
Будем считать, что слой вещества ограничен двумя параллельными плоскостями, причем пучок с мощностью Ф0 падает на одну поверхность слоя нормально, а с мощностью Ф выходит из слоя, сохраняя свое направление. Ослабление пучка происходит по трем причинам: вследствие отражения от двух поверхностей, ограничивающих слой; из-за поглощения внутри слоя; из-за рассеяния внутри слоя.
164
Рассмотрим сначала вещество, не рассеивающее света. Выделим внутри его две плоскости на расстоянии h друг от друга. Поток, входящий в первую плоскость, назовем Фь а проходящий через вторую, Ф2. Отношение двух потоков можно найти по формуле
ф2/ф, = (14.2)
где k — натуральный показатель поглощения среды, a h — толщина слоя.
Если произведение kh — 1, то e~kh = 1/е, а значит, h — такая толщина слоя, проходя которую, свет ослабляется в е раз. т. е. в 2,72 раза. Коэффициент отражения на границе двух сред зависит от отношения их показателей преломления, от угла падения света на поверхность раздела и от поляризации падающего света. Если рассматриваемый нами слой вещества с показателем преломления п окружен воздухом, вместо отношения показателей преломления можно взять просто п, так как показатель преломления воздуха близок к единице. Но если слой поглощает свет, при расчете коэффициента отражения г нужно учесть показатель поглощения к При нормальном падении
>•= 1д1я;±^г. о4-3)
(ft + 1) + к пг ' '
X ,
где k — главный показатель поглощения.
Видно, что вследствие поглощения коэффициент отражения увеличивается. Если к п, величинами (п—I)2 и (n-f- I)2 можно пренебречь по сравнению с уЛг2 и мы получим г — 1. Металлы, поглощение в которых очень велико, действительно обладают большим коэффициентом отражения.
Нас, однако, интересуют сейчас вещества, достаточно прозрачные, пропускающие значительную часть света. Для таких веществ можно пренебречь величиной х по сравнению спи получить
' = &W- (14-4)
Для воды п— 1,34; для стекла п== 1,55 1; отсюда получаем: для воды г = 0,021; для стекла г — 0,047,
1 Конечно, показатель преломления зависит от длины волны, а для стекла в широких пределах меняется в зависимости от его состава; числа приведены для приблизительной оценки от« ражения от прозрачных веществ.
165
При выходе из слоя воды или стекла происходит еще одно отражение. Следовательно, вследствие отражений при переходе сквозь слой воды свет ослабеет примерно на 4%, а сквозь слой стекла — примерно на 9 %. Эти потери на отражение следует учитывать при измерении пропускания. Однако иногда важно только знать, какую часть света пропускает слой; причина ослабления при этом неважна. Если к слою подошел поток Фо, а вышел поток Ф, коэффициент пропускания можно найти по формуле
т = Ф/Ф0. (14.5)
Рассеяние значительно усложняет приведенные нами зависимости. Поэтому применяются меры, чтобы в материалах, используемых в фотометрии (например, в светофильтрах), рассеяния практически не было. Впрочем, иногда его, наоборот, используют, например, в молочных стеклах. Идеальное молочное стекло должно, не поглощая света, рассеивать его так, чтобы вошедший в него свет полностью терял первоначальное свое направление и выходил, почти равномерно распределенный по всем направлениям.
Конечно все величины, о которых мы сейчас говорим, зависят от спектрального состава света и в колориметрии их приходится определять как функции длины волны [Фох; Фь г (к); ?(Х)]. В особенности важен спектральный коэффициент пропускания т(Х)—основная характеристика светофильтров.
14.8. СПЕКТРОФОТОМЕТР
Поскольку измерения спектрального апертурного коэффициента отражения обычно ограничивают одним из стандартных вариантов, спектрогоииофотомет-ры применяются редко. Широкое распространение получили приборы, работающие в соответствии с каким-нибудь одним вариантом. Поскольку в них уже никакие углы не меняются, их нельзя назвать спек-трогониофотометрами. Их называют проще — спектрофотометрами.
На рис. 14.5 изображена схема выпускаемого в Советском Союзе спектрофотометра СФ-18 В приборе осуществлен стандартный вариант измерения
166
ш
О/Д. Источником света И служит кинопроекционная лампа К17 (17 В, 170 Вт). Через конденсор Кд и щель Щ\ ее свет входит в двойной монохроматор П{—П2 и выходит из него через щель Щ3. Промежу* точная щель Щ2, выделяющая ту или иную часть спектра, образована зеркалом 3 и ножом Н, Для перехода от одной длины волны к другой нож переме* щается вдоль зеркала перпендикулярно своей пло* скости. Расстояние его до зеркала остается постоян* ным, и второй половиной щели служит отражение ножа. Выходящий из монохроматора пучок через линзу Ли призму Рошона R, призму Волластона W, а также призмы ПП, попадает на две половины линзы Л2 и, пройдя через две щели Щ' и Щ", идет, в виде двух пучков в интегрирующий шар Ш, В противоположной стенке шара сделаны два отвер-* стия, к которым можно прижать исследуемый объект (Об) и совершенный отражающий рассеиватель '(Эт). Призма Рошона разлагает свет на два пучка, поляризованные во взаимно перпендикулярных направлениях. Один пучок уходит в сторону, другой, проходя через призму Волластона, опять раздваивается, и каждый из двух пучков идет в шар через свою щель. Один пучок освещает исследуемый объект, другой — совершенный рассеиватель. Интенсивность каждого из пучков зависит от того, как по-
