Всяка частица, независимо дали е молекула, атом или йон, в резултат на поглъщането на квант светлина отива в повече високо нивоенергийно състояние. Най-често се получава преход от основно към възбудено състояние. Това води до появата на определени ивици на поглъщане в спектрите.

Поглъщането на радиация води до факта, че когато преминава през вещество, интензитетът на това лъчение намалява с увеличаване на броя на частиците на веществото с определена оптична плътност. Този метод на изследване е предложен от В. М. Севергин през 1795 г.

Този метод е най-подходящ за реакции, при които аналитът е способен да се трансформира в оцветено съединение, което причинява промяна в цвета на тестовия разтвор. Чрез измерване на поглъщането на светлина или сравняване на цвета с разтвор с известна концентрация е лесно да се намери процентното съдържание на веществото в разтвора.

Основен закон за поглъщане на светлина

Същността на фотометричното определяне се състои в два процеса:

  • превръщане на аналита в съединение, което абсорбира електромагнитни вибрации;
  • измерване на интензитета на поглъщане на тези вибрации от разтвор на изследваното вещество.

Промените в интензитета на светлината, преминаваща през светлопоглъщащия материал, също ще бъдат причинени от загуби на светлина поради отражение и разсейване. За да бъде резултатът надежден, се провеждат паралелни изследвания за измерване на параметри при една и съща дебелина на слоя, в идентични кювети, с един и същ разтворител. По този начин намаляването на интензитета на светлината зависи главно от концентрацията на разтвора.

Намаляването на интензитета на светлината, предавана през разтвора, се характеризира (наричано също предаване) T:

T = I / I 0, където:

  • I е интензитетът на светлината, преминала през веществото;
  • I 0 е интензитетът на падащия светлинен лъч.

По този начин пропускливостта показва дела на неабсорбирания светлинен поток, преминаващ през изследвания разтвор. Обратен алгоритъмстойностите на пропускливостта се наричат ​​оптична плътност на разтвора (D): D = (-lgT) = (-lg) * (I / I 0) = lg * (I 0 / I).

Това уравнение показва кои параметри са основните за изследването. Те включват дължината на вълната на светлината, дебелината на кюветата, концентрацията на разтвора и оптичната плътност.

Законът на Бугер-Ламберт-Беер

Това е математически израз, който отразява зависимостта на намаляването на интензитета на монохроматичния светлинен поток от концентрацията на светлопоглъщащото вещество и дебелината на течния слой, през който то преминава:

I = I 0 * 10 -ε·С·ι, където:

  • ε — коефициент на поглъщане на светлина;
  • C е концентрацията на веществото, mol/l;
  • ι е дебелината на слоя от анализирания разтвор, cm.

След трансформация тази формула може да бъде записана: I / I 0 = 10 -ε·С·ι.

Същността на закона се свежда до следното: различни разтвори на едно и също съединение с еднаква концентрация и дебелина на слоя в кюветата поглъщат една и съща част от падащата върху тях светлина.

Като вземем последното уравнение логаритмично, можем да получим формулата: D = ε * C * ι.

Очевидно оптичната плътност зависи пряко от концентрацията на разтвора и дебелината на неговия слой. Физическото значение на моларния коефициент на поглъщане става ясно. Тя е равна на D за едномоларен разтвор и за дебелина на слоя 1 cm.

Ограничения в прилагането на закона

Този раздел включва следните елементи:

  1. Важи изключително за монохроматична светлина.
  2. Коефициентът ε е свързан с индекса на пречупване на средата; особено силни отклонения от закона могат да се наблюдават при анализиране на силно концентрирани разтвори.
  3. Температурата при измерване на оптичната плътност трябва да бъде постоянна (в рамките на няколко градуса).
  4. Светлинният лъч трябва да е успореден.
  5. pH на средата трябва да бъде постоянно.
  6. Законът е приложим за вещества, чиито центрове за поглъщане на светлина са частици от същия тип.

Методи за определяне на концентрацията

Струва си да се обмисли методът на графиката за калибриране. За да го конструирате, пригответе серия от разтвори (5-10) с различни концентрации на тестваното вещество и измерете оптичната им плътност. Въз основа на получените стойности се построява графика на D спрямо концентрацията. Графиката е права линия, започваща от началото. Тя ви позволява лесно да определите концентрацията на вещество въз основа на резултатите от измерванията.

Има и метод на добавките. Използва се по-рядко от предишния, но ви позволява да анализирате решения със сложен състав, тъй като отчита влиянието на допълнителни компоненти. Неговата същност е да се определи оптичната плътност на среда D x, съдържаща аналит с неизвестна концентрация C x, с многократен анализ на същия разтвор, но с добавяне на определено количество от тестовия компонент (C st). Стойността на C x се намира чрез изчисления или графики.

Условия за обучение

За да могат фотометричните изследвания да дадат надеждни резултати, трябва да бъдат изпълнени няколко условия:

  • реакцията трябва да приключи бързо и напълно, селективно и възпроизводимо;
  • цветът на полученото вещество трябва да е стабилен във времето и да не се променя под въздействието на светлина;
  • изпитваното вещество се взема в количество, достатъчно за превръщането му в аналитична форма;
  • измерванията на оптичната плътност се извършват в диапазона на дължината на вълната, при който разликата в абсорбцията на изходните реагенти и анализирания разтвор е най-голяма;
  • Светлинната абсорбция на референтния разтвор се счита за оптична нула.

Колориметрия

от оптични методианализ в практиката на аналитичните лаборатории, колориметричните методи са най-широко използвани (от лат. цвят- цветни и гръцки μετρεω - измервам). Колориметричните методи се основават на измерване на интензитета на светлинния поток, преминаващ през цветен разтвор.

Колориметричният метод използва химически реакции, придружено от промяна в цвета на анализирания разтвор. Чрез измерване на светлинната абсорбция на такъв оцветен разтвор или сравняване на получения цвят с цвета на разтвор с известна концентрация се определя съдържанието на оцветеното вещество в тестовия разтвор.

Съществува връзка между интензитета на цвета на разтвора и съдържанието на оцветеното вещество в този разтвор. Тази зависимост, наречена основен закон за поглъщане на светлина (или закон на Бугер-Ламберт-Бир), се изразява с уравнението:

I = I 0 10 - ε c l

където I е интензитетът на светлината, преминаваща през разтвора; I 0 - интензитет на светлината, падаща върху разтвора; ε - коефициент на поглъщане на светлина, постоянна стойност за всяко оцветено вещество в зависимост от неговата природа; C е моларната концентрация на оцветеното вещество в разтвора; l е дебелината на слоя абсорбиращ светлина разтвор, cm.

Физическо значениеТози закон може да се изрази по следния начин. Разтвори на едно и също оцветено вещество с еднаква концентрация на това вещество и дебелина на слоя от разтвора абсорбират еднакво количество светлинна енергия, т.е. светлинната абсорбция на такива разтвори е еднаква.

За оцветен разтвор, затворен в стъклена клетка с успоредни стени, можем да кажем, че с увеличаване на концентрацията и дебелината на слоя разтвор, неговият цвят се увеличава и интензитетът на светлината I, предавана през абсорбиращия разтвор, намалява в сравнение с интензитета на падаща светлина I0.



Фиг. 1 Преминаване на светлина през кювета с тестовия разтвор.

Оптична плътност на разтвора.

Ако вземем логаритъм от уравнението на основния закон за поглъщане на светлина и обърнем знаците, тогава уравнението приема формата:

Стойността е много важна характеристикацветен разтвор; нарича се оптична плътност на разтвора и се обозначава с буквата А:

A = ε C l

От това уравнение следва, че оптичната плътност на разтвора е правопропорционална на концентрацията на оцветеното вещество и дебелината на слоя разтвор.

С други думи, при еднаква дебелина на слоя от разтвор на дадено вещество, оптичната плътност на този разтвор ще бъде по-голяма, колкото по-оцветено вещество съдържа. Или, обратно, при една и съща концентрация на дадено цветно вещество, оптичната плътност на разтвора зависи само от дебелината на неговия слой. От това може да се направи следният извод: ако два разтвора на едно и също оцветено вещество имат различни концентрации, еднаква интензивност на цвета на тези разтвори ще бъде постигната с дебелини на техните слоеве, обратно пропорционални на концентрациите на разтворите. Това заключение е много важно, тъй като някои методи за колориметричен анализ се основават на него.



По този начин, за да се определи концентрацията (C) на оцветен разтвор, е необходимо да се измери неговата оптична плътност (A). За да се измери оптичната плътност, трябва да се измери интензитетът на светлинния поток.

Интензитетът на цвета на разтворите може да бъде измерен различни методи. Има субективни (или визуални) колориметрични методи и обективни (или фотоколориметрични) методи.

Визуалните методи са тези, при които оценката на интензитета на цвета на тестовия разтвор се прави с просто око.

При обективните методи за колориметрично определяне фотоклетките се използват вместо директно наблюдение за измерване на интензитета на цвета на тестовия разтвор. Определянето в този случай се извършва в специални устройства - фотоколориметри, откъдето идва и името фотоколориметричен метод.

Визуални методи

Визуалните методи включват:

1) стандартен сериен метод;

2) метод на дублиране (колориметрично титруване);

3) метод на изравняване.

Стандартен сериен метод.При извършване на анализ по метода на стандартната серия, интензитетът на цвета на анализирания оцветен разтвор се сравнява с цветовете на серия от специално приготвени стандартни разтвори (със същата дебелина на абсорбиращия слой).

Разтворите в колориметрията обикновено имат интензивен цвят, така че е възможно да се определят много малки концентрации или количества вещества. Това обаче може да бъде придружено от определени трудности: например порциите за приготвяне на серия стандартни разтвори могат да бъдат много малки. За да се преодолеят тези трудности, стандартният разтвор А се приготвя в достатъчно висока концентрация, например 1 mg/ml. След това чрез разреждане се приготвя стандартен разтвор В с много по-ниска концентрация от разтвор А, а от него на свой ред се приготвя серия от стандартни разтвори.

За да направите това, пипетирайте необходимите обеми разтвори на реагенти в епруветки или кювети със същия размер и цвят на стъклото. необходимата последователност. Препоръчително е да добавите порции разтвори на аналита от бюрета, т.к техните обеми ще бъдат различни, за да осигурят различни концентрации в серия от стандартни разтвори. В този случай първоначалният разтвор трябва да съдържа всички компоненти с изключение на определяното вещество (нулево решение). Към тестовия разтвор се добавят разтвори на необходимите реактиви. Всички разтвори се довеждат до постоянен обем и след това интензитетът на цвета на тестовия разтвор се сравнява визуално с разтвори от серия от стандартни разтвори. Възможно е интензитетът на цвета да съответства на всяко решение от серията. Тогава се счита, че тестовият разтвор има същата концентрация или съдържа същото количество от определяното вещество. Ако интензитетът на цвета изглежда междинен между съседните разтвори от серията, концентрацията или съдържанието на определяния компонент се счита за средно аритметично между разтворите от серията.

Колориметрично титруване (метод на дублиране). Този метод се основава на сравняване на цвета на анализирания разтвор с цвета на друг разтвор. - контрол За да приготвите контролен разтвор, пригответе разтвор, съдържащ всички компоненти на тестовия разтвор, с изключение на аналита, и всички реактиви, използвани при приготвянето на пробата, и стандартен разтвор на аналита се добавя от бюрета към него. Когато се добави толкова много от този разтвор, че интензитетите на цвета на контролния и анализирания разтвор са еднакви, се счита, че анализираният разтвор съдържа същото количество аналита, каквото е било въведено в контролния разтвор.

Метод на изравняване.Този метод се основава на изравняване на цветовете на анализирания разтвор и разтвор с известна концентрация на аналита - стандартен разтвор. Има две възможности за извършване на колориметрично определяне с помощта на този метод.

Според първия вариант изравняването на цветовете на два разтвора с различни концентрации на оцветено вещество се извършва чрез промяна на дебелината на слоевете на тези разтвори с еднаква сила на светлинния поток, преминаващ през разтворите. В този случай, въпреки разликата в концентрациите на анализирания и стандартния разтвор, интензитетът на светлинния поток, преминаващ през двата слоя на тези разтвори, ще бъде еднакъв. Връзката между дебелината на слоевете и концентрациите на оцветеното вещество в разтворите по време на изравняване на цветовете ще бъде изразена с уравнението:

l 1= C 2

където l 1 е дебелината на слоя разтвор с концентрация на оцветеното вещество C 1, а l 2 е дебелината на слоя разтвор с концентрация на оцветеното вещество C 2.

В момента на равенство на цветовете съотношението на дебелините на слоевете на двата сравнявани разтвора е обратно пропорционално на съотношението на техните концентрации.

Въз основа на горното уравнение, като измерите дебелината на слоевете на два еднакво оцветени разтвора и знаете концентрацията на един от тези разтвори, можете лесно да изчислите неизвестната концентрация на оцветеното вещество в другия разтвор.

За измерване на дебелината на слоя, през който преминава светлинният поток, могат да се използват стъклени цилиндри или епруветки, а за др. точни определенияспециални устройства - колориметри.

Според втория вариант, за да изравните цветовете на два разтвора с различни концентрации на оцветено вещество, преминете през слоеве от разтвори с еднаква дебелина светлинни потоцис различна интензивност.

В този случай и двата разтвора имат еднакъв цвят, когато съотношението на логаритмите на интензитетите на падащите светлинни потоци е равно на съотношението на концентрациите.

В момента на постигане на еднакъв цвят на двата сравнявани разтвора, при еднаква дебелина на слоевете им, концентрациите на разтворите са правопропорционални на логаритмите на интензитетите на падащата върху тях светлина.

Според втория вариант определянето може да се извърши само с помощта на колориметър.

Оптична плътност

г, мярка за непрозрачността на слой от вещество за светлинни лъчи. Равен на десетичния логаритъм на съотношението на радиационния поток (вижте Радиационен поток) Е 0, падащ върху слоя, до поток, отслабен в резултат на абсорбция и разпръскване Епремина през този слой: г=дневник( Е 0 /Е), в противен случай O.P. е логаритъма на реципрочната стойност на коефициента на пропускливост на слой от материя: г= log(1/τ). (В дефиницията на натурален op., който понякога се използва, десетичният логаритъм lg е заменен с натурален ln.) Концепцията за op. използва се за характеризиране на затихването на оптичното излъчване (виж Оптично излъчване) (светлина) в слоеве и филми от различни вещества (багрила, разтвори, цветни и млечни стъкла и др.), в светлинни филтри и други оптични продукти. ОП се използва особено широко за количествена оценка на проявените фотографски слоеве както в черно-бялата, така и в цветната фотография, където методите за нейното измерване формират съдържанието на отделна дисциплина - денситометрия. Съществуват няколко вида оптично лъчение в зависимост от естеството на падащото лъчение и метода за измерване на предаваните радиационни потоци ( ориз. ).

Работната честота зависи от набора от честоти ν (дължини на вълните λ), характеризиращи първоначалния поток; неговата стойност за граничния случай на едно единствено ν се нарича монохроматично O. Редовно ( ориз. , а) монохроматичен O.P. на слой от неразсейваща среда (без да се вземат предвид корекциите за отражение от предната и задната граница на слоя) е равен на 0,4343 к ν л, Къде к ν - индикатор за естествена абсорбция на околната среда, л- дебелина на слоя ( к ν л= κ кл- степенен показател в уравнението на Bouguer - Lambert - Beer закон a; ако разсейването в средата не може да бъде пренебрегнато, кν се заменя с естествения индикатор за затихване). За смес от нереагиращи вещества или набор от среди, разположени една след друга, непрозрачностите от този тип са адитивни, т.е. равни на сумата от същите непрозрачности на отделни вещества или отделни среди, съответно. Същото важи и за редовното немонохроматично излъчване (излъчване със сложен спектрален състав) в случай на среда с неселективно (независимо от ν) поглъщане. Обикновен неедноцветен O.P. на набор от среди със селективна абсорбция е по-малък от сбора на O.P. на тези среди. (За уреди за измерване на O. p. вижте статиите Денситометър, Микрофотометър, Спектрозонална въздушна фотография, Спектросенситометър, спектрофотометър, фотометър.)

Лит.:Гороховски Ю., Левенберг Т. М., Обща сенситометрия. Теория и практика, М., 1963; Джеймс Т., Хигинс Дж., Основи на теорията на фотографския процес, прев. от английски, М., 1954 г.

Л. Н. Капорски.

Видове оптична плътност на среден слой в зависимост от геометрията на падащото лъчение и метода за измерване на предавания радиационен поток (в сенситометричната система, приета в СССР): а) редовната оптична плътност D II се определя чрез насочване на паралелен поток към слоя, перпендикулярен на него и измерващ само тази част от предавания поток, която запазва първоначалната посока; b) за определяне на интегралната оптична плътност D ε, паралелен поток се насочва перпендикулярно на слоя и се измерва целият предаван поток; в) и г) два метода на измерване, използвани за определяне на два вида дифузна оптична плътност D ≠ (падащ поток - идеално дифузен). Разликата D II - D ε служи като мярка за разсейване на светлината в измервания слой.


Велика съветска енциклопедия. - М.: Съветска енциклопедия. 1969-1978 .

Осигуряването на достатъчна оптична плътност (запълване) на знаците и изображенията на страницата е важен фактор при субективната оценка на качеството на печат. Смущенията в електрофотографския процес могат да причинят нежелани вариации в тъмнината (засенчването) на изображението. Тези отклонения могат да бъдат в или извън допустимите граници. Стойността на тези допустими отклонения е зададена технически условияза консумативи за конкретно устройство и може да се различава значително за различните устройства. Обективна оценкаПлътността на запълване характеризира хетерогенността на процеса и се дефинира като границата и стандартното отклонение на отражателната способност на отпечатан знак през страницата.

Терминът оптична плътност се използва за характеризиране на мярката за пропускане на светлина за прозрачни обекти и отражение за непрозрачни обекти. Количествено дефиниран като десетичен логаритъм на реципрочната стойност на пропускливостта (отражение). В електрографията този термин се използва за оценка на качеството на елементите на изображението в копия, получени при определени условия на проявяване (използване на определен тип тонер, оценка на стойността на контраста на латентно електростатично изображение, качеството на копията при използване на определен метод на проявяване, и т.н.). В печата тази характеристика се използва за оценка на публикуваните оригинали, междинни изображения и отпечатъци.

Оптичната плътност се обозначава като OD (Optical Density) или просто D. Минималната стойност на оптичната плътност D=0 съответства на бял цвят. как повече светлинаабсорбирано от средата, толкова по-тъмно е, т.е. например черното има по-висока оптична плътност от сивото.

Коефициентът на отражение е свързан с оптичната плътност и плътността на контраста, както следва:

D = log (1/R pr) и D c ​​=R pr /R pt

където D е оптичната плътност на изображението;

R pt - коефициент на отражение в точката на измерване;

D c - контрастна плътност;

R pr - коефициент на отражение на хартията.

Стойностите на оптичната плътност на изображението върху копия за черно в електрографията за различни устройства (както е отбелязано по-горе) са значително различни. Обикновено според спецификациите на производителя на тонера за лазерни принтеритези стойности (минимално допустимите в нормално състояние на оборудването) са в диапазона от 1.3D до 1.45D. За висококачествени тонери оптичната плътност приема стойности в диапазона от 1,45D до 1,5D и не надвишава 1,6D. В техническите спецификации е обичайно да се определят ограничения на долната допустима граница със стандартно отклонение на оптичната плътност от 0,01.

Стойността на оптичната плътност се измерва със специално устройство - денситометър, чийто принцип на работа се основава на измерване на потока, отразен от отпечатъка, и преобразуване на този показател в единици за оптична плътност.

В електрографията оптичната плътност на изображенията се използва за характеризиране на проявителя (тонера), за да се определят необходимите стойности на оптичната плътност на линиите с определена ширина при определени условия на проявяване или за характеризиране на електрофотографското изображение върху копия в номинален режим на работа на оборудването

Концепция оптична плътност(Оптична плътност) се отнася предимно за оригинала, който се сканира. Този параметър характеризира способността на оригинала да абсорбира светлина; той се обозначава като D или OD. Оптичната плътност се изчислява като десетичен логаритъм от отношението на интензитетите на падаща и отразена (в случай на непрозрачни оригинали) или пропусната (в случай на прозрачни оригинали) светлина. Минималната оптична плътност (D min) съответства на най-светлата (прозрачна) област на оригинала, а максималната плътност (D max) съответства на най-тъмната (най-малко прозрачна) област. Диапазонът на възможните стойности на оптичната плътност е между 0 (съвършено бял или напълно прозрачен оригинал) и 4 (черен или напълно непрозрачен оригинал).

Типичните оптични плътности за някои типове оригинали са показани в следната таблица:

Динамичният обхват на скенера се определя от максималните и минималните стойности на оптичната плътност и характеризира способността му да работи с различни видовеоригинали. Динамичният диапазон на скенера е свързан с неговата битова дълбочина (битова дълбочина на цвета): колкото по-висока е битовата дълбочина, толкова по-голям е динамичният диапазон и обратно. За много плоски скенери, предназначени главно за офис работа, този параметър не е посочен.

В такива случаи се счита, че стойността на оптичната плътност е приблизително равна на 2,5 (типична стойност за офис 24-битови скенери). За 30-битов скенер този параметър е 2.6-3.0, а за 36-битов скенер е 3.0 и по-висок.

С увеличаването на динамичния обхват скенерът е по-способен да предава градации на яркостта в много светли и много тъмни области на изображението. Напротив, при недостатъчен динамичен обхват се губят детайлите на изображението и плавните цветови преходи в тъмни и светли области.

разрешение Резолюция илирезолюция на скенера - параметър, характеризиращ максималната точност или степен на детайлност при представянето на оригинала в цифров вид. Разделителната способност се измерва впиксела на инч

(пиксели на инч, ppi). Разделителната способност често се посочва в точки на инч (dpi), но тази мерна единица е традиционна за изходни устройства (принтери). Когато говорим за резолюция, ще използваме ppi. Има хардуерна (оптична) и интерполационна разделителна способност на скенера.

Хардуерна (оптична) резолюция Хардуерната/оптичната разделителна способност е пряко свързана с плътността на фоточувствителните елементи в матрицата на скенера. Това е основният параметър на скенера (по-точно неговата оптико-електронна система). Обикновено се посочва хоризонтална и вертикална разделителна способност, например 300x600 ppi. Трябва да се съсредоточите върху по-малка стойност, т.е. хоризонтална разделителна способност. Вертикалната разделителна способност, която обикновено е два пъти по-голяма от хоризонталната, в крайна сметка се получава чрез интерполация (обработка на резултатите от директно сканиране) и не е пряко свързана с плътността на чувствителните елементи (това е т.нар.разделителна способност с двойна стъпка

).

Интерполирана разделителна способност - резолюцията на изображението, получена в резултат на обработка (интерполация) на сканирания оригинал. Тази техника за изкуствено подобряване на разделителната способност обикновено не води до повишаване на качеството на изображението. Представете си, че действително сканираните пиксели на изображението се раздалечават и „изчислените“ пиксели се вмъкват в получените пропуски, подобни в известен смисъл на техните съседи. Резултатът от такава интерполация зависи от нейния алгоритъм, но не и от скенера. Тази операция обаче може да се извърши с помощта на графичен редактор, например Photoshop, и дори по-добре, отколкото да използвате вашия собственсофтуер

скенер. Разделителната способност на интерполацията, като правило, е няколко пъти по-висока от хардуерната разделителна способност, но на практика това не означава нищо, въпреки че може да подведе купувача. Важен параметър е хардуерната (оптична) резолюция.

Листът с технически данни на скенера понякога просто показва разделителната способност.

В случая имаме предвид хардуерна (оптична) резолюция. Често се посочват и хардуерни, и интерполационни разделителни способности, например 600x 1200 (9600) ppi. Тук 600 е хардуерната разделителна способност, а 9600 е разделителната способност на интерполацията. Видимост на линиятаОткриваемост на линията -

максимално количество

успоредни линии на инч, които се възпроизвеждат от скенера като отделни линии (без да се слепват). Този параметър характеризира пригодността на скенера за работа с чертежи и други изображения, съдържащи много малки детайли. Стойността му се измерва в линии на инч (Ipi).

Каква резолюция на скенера да изберете? Този въпрос се задава най-често при избора на скенер, тъй като разделителната способност е един от най-важните параметри на скенера, от който значително зависи възможността за получаване на висококачествени резултати от сканирането. Това обаче не означава, че трябва да се стремите към възможно най-висока разделителна способност, още повече че е скъпо.и следователно извършване на неговата дискретизация. На този етап на разглеждане изглежда, че колкото по-фина е семплирането (по-голямата разделителна способност), толкова по-малка е загубата на оригиналната информация. Сканираните резултати обаче са предназначени да бъдат показани с помощта на някакво изходно устройство, като например монитор или принтер. Тези устройства имат собствена резолюция. И накрая, човешкото око има способността да изглажда изображенията.
В допълнение, отпечатаните оригинали, произведени чрез печат или принтер, също имат отделна структура (отпечатан растер), въпреки че това може да не се забележи с просто око. Такива оригинали имат собствена резолюция.

И така, има оригинал със собствена разделителна способност, скенер със собствена разделителна способност и резултат от сканиране, чието качество трябва да бъде възможно най-високо. Качеството на полученото изображение зависи от зададената резолюция на скенера, но до определена граница. Ако зададете разделителната способност на скенера да бъде по-висока от естествената разделителна способност на оригинала, тогава качеството на резултата от сканирането, най-общо казано, няма да се подобри. Не искаме да кажем, че сканирането с по-висока разделителна способност от оригинала е безполезно.
Има редица причини, когато това трябва да се направи (например, когато ще увеличим изображението за извеждане на монитор или принтер, или когато трябва да се отървем от moire). Тук обръщаме внимание на факта, че подобряването на качеството на полученото изображение чрез увеличаване на разделителната способност на скенера не е неограничено. Можете да увеличите разделителната способност на сканиране, без да подобрявате качеството на полученото изображение, но увеличавате обема и времето за сканиране. Ще говорим за избора на разделителна способност на сканиране много пъти в тази глава. Разделителната способност на скенера е максималната разделителна способност, която може да бъде зададена при сканиране. И така, колко разделителна способност ни трябва? Отговорът зависи от това какви изображения планирате да сканирате и към какви устройства искате да изведете. По-долу предоставяме само приблизителни стойности.Ако възнамерявате да сканирате изображения за последващо показване на екрана на монитора, обикновено е достатъчна разделителна способност от 72-l00ppi. За извеждане в обикновен офис или дом

При сканиране на текстове от вестници, списания и книги за последваща обработка с програми за оптично разпознаване на символи (OCR) обикновено се изисква разделителна способност от 200-400 ppi. За показване на екран или принтер тази стойност може да бъде намалена няколко пъти.

За любителски снимки обикновено се изискват 100-300 ppi. За илюстрации от луксозни типографски албуми и брошури - 300-600ppi.

Ако възнамерявате да увеличите изображението за показване на екран или принтер без загуба на качество (острота), тогава разделителната способност на сканиране трябва да бъде зададена с известен резерв, т.е. да я увеличите 1,5-2 пъти в сравнение с горните стойности.

Рекламните агенции например изискват висококачествено сканиране на слайдове и хартиени оригинали. При сканиране на диапозитиви за печат във формат 10x15 cm ще ви е необходима резолюция 1200 ppi, а във формат A4 - 2400 ppi.
Обобщавайки горното, можем да кажем, че в повечето случаи е достатъчна хардуерна разделителна способност на скенера от 300 ppi. Ако скенерът има разделителна способност 600 ppi, това е много добре.

ЦВЕТНИ РАЗТВОРИ С ИЗПОЛЗВАНЕ НА КОНЦЕНТРАТОР

ФОТОЕЛЕКТРИЧЕСКИ КАЛОРИМЕТЪР KFK–2

Цел на работата: изучава явлението затихване на светлината при преминаване през вещество и фотометричните характеристики на веществото, изучава устройството на концентрационния фотоелектричен калориметър KFK-2 и метода на работа с него, определя оптичната плътност и концентрацията на оцветен разтвор с помощта на KFK-2.

Уреди и аксесоари: фотоелектричен концентрационен калориметър КФК - 2, тестов разтвор, набор от разтвори със стандартна концентрация.

Теория на действието

Когато светлината падне върху интерфейса между две среди, светлината се отразява частично и частично прониква от първото вещество към второто. Светлинните електромагнитни вълни привеждат в колебателно движение както свободните електрони на веществото, така и свързаните електрони, разположени върху външните обвивки на атомите (оптични електрони), които излъчват вторични вълни с падаща честота електромагнитна вълна. Вторичните вълни образуват отразена вълна и вълна, проникваща в веществото.

При вещества с висока плътност на свободни електрони (метали) вторичните вълни генерират силна отразена вълна, чийто интензитет може да достигне 95% от интензитета на падащата вълна. Същата част от светлинната енергия, която прониква в метала, изпитва силно поглъщане в него и енергията на светлинната вълна се превръща в топлина. Поради това металите силно отразяват падащата върху тях светлина и са практически непрозрачни.

В полупроводниците плътността на свободните електрони е по-ниска, отколкото в металите и те поглъщат видимата светлина по-слабо, а в инфрачервената област те обикновено са прозрачни. Диелектриците абсорбират светлината селективно и са прозрачни само за определени части от спектъра.

IN общ случайкогато светлината пада върху вещество, падащият светлинен поток Е 0 може да се представи като сбор от светлинни потоци:

Къде Ф r– отразено, F a- абсорбиран, Ф t– светлинен поток, преминаващ през вещество.

Феноменът на взаимодействие на светлината с материята се описва с безразмерни величини, наречени коефициенти на отражение, поглъщане и предаване. За същото вещество

r+a +t = 1. (2)

За непрозрачни тела t= 0; за идеално бели тела r = 1; за абсолютно черни тела а = 1.

величина се нарича оптична плътност на веществото.

Коефициенти r, a, tхарактеризират фотометричните свойства на веществото и се определят чрез фотометрични методи.

Фотометричните методи за анализ се използват широко във ветеринарната медицина, животните, почвознанието и технологията на материалите. При изследване на вещества, разтворени в практически неабсорбиращ разтворител, фотометричните методи се основават на измерване на абсорбцията на светлина и на връзката между абсорбцията и концентрацията на разтворите. Уредите, предназначени за абсорбционен (абсорбционен - ​​абсорбционен) анализ на прозрачни среди, се наричат ​​спектрофотометри и фотокалориметри. В тях, използвайки фотоклетки, цветовете на изследваните разтвори се сравняват със стандарта.

Връзката между абсорбцията на светлина от цветен разтвор и концентрацията на веществото се подчинява на комбинирания закон на Бугер–Ламберт–Бир:

, (3)

Къде аз 0 – интензитет на падащия върху разтвора светлинен поток; аз- интензитет на светлинния поток, преминаващ през разтвора; c- концентрация на оцветеното вещество в разтвора; л- дебелина на абсорбиращия слой в разтвора; к- коефициент на поглъщане, който зависи от природата на разтвореното вещество, разтворителя, температурата и дължината на вълната на светлината.

Ако сизразено в mol/l, и л- тогава в сантиметри ксе превръща в моларен коефициент на поглъщане и се обозначава с e l, следователно:

. (4)

Като логаритмираме (4), получаваме:

Лявата страна на израз (5) е оптичната плътност на разтвора. Като се вземе предвид концепцията за оптична плътност, законът на Бугер-Ламберт-Беер ще приеме формата:

т.е. оптичната плътност на разтвора при определени условия е правопропорционална на концентрацията на оцветеното вещество в разтвора и дебелината на абсорбиращия слой.

В практиката се наблюдават случаи на отклонение от комбинирания закон за поглъщане. Това се случва, защото някои цветни съединения в разтвора претърпяват промени поради процесите на дисоциация, солватация, хидролиза, полимеризация и взаимодействие с други компоненти на разтвора.

Тип графика на зависимостта D = f(c)показано на фиг. 1.

Цветните съединения имат селективно поглъщане на светлина, т.е. Оптичната плътност на оцветения разтвор е различна за различните дължини на вълната на падащата светлина. Измерването на оптичната плътност, за да се определи концентрацията на разтвора, се извършва в областта на максималната абсорбция, т.е. при дължина на вълната

падаща светлина близо до лмакс.

За фотометрично определяне на концентрацията на разтвор, първо изградете калибровъчна графика D = f(c). За да направите това, подгответе серия от стандартни решения. След това се измерват стойностите на оптичната им плътност и се начертава графика на зависимостта

D = f(c). За да го изградите, трябва да имате 5 – 8 точки.

След експериментално определяне на оптичната плътност на изследвания разтвор, намерете стойността му на ординатната ос на графиката за калибриране D = f(c), и след това съответната стойност на концентрацията се отчита по оста x с X.

Фотоелектрическият концентрационен калориметър KFK-2, използван в тази работа, е предназначен за измерване на съотношението на светлинните потоци в отделни участъци от дължини на вълните в диапазона от 315 - 980 nm, излъчвани от светлинни филтри, и ви позволява да определите пропускливостта и оптичната плътност на течни разтвори и твърди вещества, както и концентрацията на вещества в разтвори метод за конструиране на калибрационни графики D = f(c).

Принципът на измерване на оптичните характеристики на веществата с фотокалориметър KFK-2 е, че светлинните потоци се изпращат последователно към фотодетектора (фотоклетка) - пълен аз 0 и преминава през изследваната среда ази се определя съотношението на тези потоци.

Външен видфотокалориметър KFK-2 е показан на фиг. 2. Включва

включва източник на светлина, оптична част, набор от светлинни филтри, фотодетектори и записващо устройство, чиято скала е калибрирана за отчитане на пропускливостта на светлина и оптичната плътност. На предния панел на фотокалориметъра KFK-2 има:

1 - микроамперметър със скала, цифровизирана в стойностите на коефициента на про-

стартира Ти оптична плътност г;

2 - осветител;

3 - копче за превключване на светлинни филтри;

4 - превключвател на кювети в светлинния лъч;

5 - превключвател на фотодетектора „Чувствителност“;

6 - копчета „Настройка 100“: „Грубо“ и „Фино“;

7 - кюветно отделение.

Работен ред

1. Свържете устройството към мрежата. Загрейте за 10-15 минути.

2. При отворено кюветно отделение, поставете стрелката на микроамперметъра на „0“

по скалата "Т".

3. Задайте минималната чувствителност, завъртете копчето „Чувствителност“.

Преместете копчето “Setup 100” “Coarse” в най-лявата позиция.

4. Поставете кювета с разтворител или контролен разтвор в светлинния лъч.

ром, по отношение на който се прави измерването.

5. Затворете капака на кюветното отделение.

6. Използвайте копчетата “Sensitivity” и “Setting 100”, за да зададете “Coarse” и “Fine”

показание 100 по скалата на фотокалориметъра. Копчето "Чувствителност" може да бъде в една от трите позиции "1", "2" или "3".

7. Чрез завъртане на копчето „4“ сменете кюветата с разтворителя с кюветата с изследваното вещество

решение.

8. Отчетете микроамперметърната скала, съответстваща на про-

освобождаване на тестовия разтвор като процент, по скала "T" или по скала "D" - в единици оптична плътност.

9. Извършете измервания 3–5 пъти и крайната стойност на измерената стойност е

разделят като средноаритметично на получените стойности.

10. Определете абсолютната грешка на измерване на желаното количество.

Задача № 1. Изследване на зависимостта на оптичната плътност от дължината

Вълни от падаща светлина

1.1. За стандартно решение определете оптичната плътност при различни честоти на падаща светлина.

1.2. Въведете данните в таблица 1.

1.3. Начертайте зависимостта на оптичната плътност от дължината на вълната лпа-

давайки светлина D = f(l).

1.4. Дефинирайте ли номер на филтъра за гмакс .

Таблица 1

Задача № 2. Проверка на зависимостта на оптичната плътност от дебелината

Абсорбиращ слой

2.1. За стандартно решение, използвайки филтър с л гза кювети с различни размери.

2.2. Въведете данните в таблица 2.

Таблица 2

2.3. Изградете графика на зависимостта D = f(l).

Задача № 3. Построяване на калибровъчна графика и определяне на концентрациите

Уоки-токи с неизвестно решение

3.1. За серия от стандартни разтвори с известна концентрация, използвайки светлина

за филтриране с л max (виж задача № 1), определ г.

3.2. Въведете данните от измерването в таблица 3.

Таблица 3

3.3. Изградете графика за калибриране D = f(c).

3.4. По график D = f(c)определяне на концентрацията на неизвестен разтвор.

Въпроси за сигурност

1. Феноменът на отслабване на светлината при преминаване през материя, механизмът на абсорбция

ции за различни видовевещества.

2. Параметри, характеризиращи фотометричните свойства на дадено вещество.

3. Обяснете същността на фотометричните методи за анализ.

4. Формулирайте комбинирания закон за абсорбция на Bouguer–Lambert–Beer.

5. Какви са причините за възможните отклонения на свойствата на разтворите от комбинираните

кон за поглъщане?

6. Моларен коефициент на поглъщане, неговото определение и фактори, от които зависи

7. Как да изберете дължината на вълната на абсорбираната радиация по време на фотокалория

риметрични измервания?

1. Как се изгражда графика за калибриране?

2. Обяснете устройството и принципа на работа на фотокалориметъра KFK-2.

3. Къде и за какво се използва абсорбционният анализ?

Литература

1. Трофимова Т. I. Курс по физика. М.: По-високо. училище, 1994. Ч. 5, гл. 24, § 187.

2. Савелиев И.В. Курс по обща физика. М.: Наука, 1977. Том 2, част 3, глава. ХХ,

3. Grabovsky R.I. Курс по физика. Санкт Петербург: Lan. 2002. Част P, гл. VI, § 50.

ЛАБОРАТОРНА РАБОТА № 4–03