Toute particule, que ce soit une molécule, un atome ou un ion, à la suite de l'absorption d'un quantum de lumière passe à plus haut niveauétat énergétique. Le plus souvent, la transition de l'état fondamental à l'état excité se produit. Cela provoque l'apparition de certaines bandes d'absorption dans les spectres.

L'absorption du rayonnement conduit au fait que lorsqu'il traverse une substance, l'intensité de ce rayonnement diminue avec l'augmentation du nombre de particules d'une substance ayant une certaine densité optique. Cette méthode de recherche a été proposée par V. M. Severgin en 1795.

Cette méthode est la mieux adaptée aux réactions où l'analyte est capable de se transformer en un composé coloré, ce qui provoque un changement de couleur de la solution à tester. En mesurant son absorption lumineuse ou en comparant la couleur avec une solution de concentration connue, il est facile de trouver le pourcentage de la substance dans la solution.

Loi fondamentale de l'absorption de la lumière

L'essence de la détermination photométrique consiste en deux processus :

  • transfert de la substance à doser dans un composé absorbant les vibrations électromagnétiques ;
  • mesurer l'intensité d'absorption de ces mêmes vibrations par une solution de la substance étudiée.

Des changements dans l'intensité du flux lumineux traversant la substance absorbant la lumière seront également provoqués par des pertes de lumière dues à la réflexion et à la diffusion. Pour fiabiliser le résultat, des études parallèles sont réalisées pour mesurer les paramètres à la même épaisseur de couche, dans des cuvettes identiques, avec le même solvant. Ainsi, la diminution de l'intensité lumineuse dépend principalement de la concentration de la solution.

La diminution de l'intensité de la lumière traversant la solution est caractérisée (également appelée sa transmission) T :

T \u003d I / I 0, où:

  • I est l'intensité de la lumière passée à travers la substance ;
  • I 0 est l'intensité du faisceau lumineux incident.

Ainsi, la transmission indique la proportion de flux lumineux non absorbé traversant la solution étudiée. Algorithme inverse les valeurs de transmission sont appelées densité optique de la solution (D): D \u003d (-lgT) \u003d (-lg) * (I / I 0) \u003d log * (I 0 / I).

Cette équation montre quels paramètres sont les principaux pour l'étude. Ceux-ci incluent la longueur d'onde de la lumière, l'épaisseur de la cuvette, la concentration de la solution et la densité optique.

Loi Bouguer-Lambert-Beer

C'est une expression mathématique qui reflète la dépendance de la diminution de l'intensité d'un flux lumineux monochromatique sur la concentration d'une substance absorbant la lumière et l'épaisseur de la couche liquide à travers laquelle elle est passée :

I \u003d I 0 * 10 -ε C ι, où:

  • ε est le coefficient d'absorption lumineuse ;
  • C est la concentration de la substance, mol/l;
  • ι est l'épaisseur de la couche de la solution analysée, voir

Après transformation, cette formule peut s'écrire: I / I 0 \u003d 10 -ε·С·ι.

L'essence de la loi est la suivante: différentes solutions du même composé à concentration et épaisseur de couche égales dans la cellule absorbent la même partie de la lumière incidente sur elles.

En prenant le logarithme de la dernière équation, on obtient la formule : D = ε * C * ι.

Évidemment, la densité optique dépend directement de la concentration de la solution et de l'épaisseur de sa couche. La signification physique du coefficient d'absorption molaire devient claire. Il est égal à D pour une solution monomolaire et pour une épaisseur de couche de 1 cm.

Restrictions à l'application de la loi

Cette section comprend les éléments suivants :

  1. Il n'est valable que pour la lumière monochromatique.
  2. Le coefficient ε est lié à l'indice de réfraction du milieu ; des écarts particulièrement importants par rapport à la loi peuvent être observés dans l'analyse de solutions très concentrées.
  3. La température lors de la mesure de la densité optique doit être constante (à quelques degrés près).
  4. Le faisceau lumineux doit être parallèle.
  5. Le pH du milieu doit être constant.
  6. La loi s'applique aux substances dont les centres absorbant la lumière sont des particules du même type.

Méthodes de détermination de la concentration

Il vaut la peine de considérer la méthode de la courbe d'étalonnage. Pour le construire, préparez une série de solutions (5-10) avec différentes concentrations de la substance d'essai et mesurez leur densité optique. Selon les valeurs obtenues, un tracé de D en fonction de la concentration est tracé. Le graphique est une ligne droite à partir de l'origine. Il vous permet de déterminer facilement la concentration d'une substance en fonction des résultats des mesures.

Il existe également une méthode additive. Il est utilisé moins fréquemment que le précédent, mais il vous permet d'analyser des solutions de composition complexe, car il prend en compte l'influence de composants supplémentaires. Son essence est de déterminer la densité optique du milieu D x contenant l'analyte de concentration inconnue C x, avec une analyse répétée de la même solution, mais avec l'ajout d'une certaine quantité du composant à tester (C st). La valeur de C x est trouvée à l'aide de calculs ou de graphiques.

Conditions de recherche

Pour que les études photométriques donnent un résultat fiable, plusieurs conditions doivent être remplies :

  • la réaction doit être achevée rapidement et complètement, de manière sélective et reproductible ;
  • la couleur de la substance résultante doit être stable dans le temps et ne pas changer sous l'action de la lumière ;
  • la substance d'essai est prise en une quantité suffisante pour la transformer en une forme analytique ;
  • les mesures de densité optique sont effectuées dans la gamme de longueurs d'onde pour laquelle la différence d'absorption des réactifs initiaux et de la solution analysée est la plus grande ;
  • l'absorption lumineuse de la solution de référence est considérée comme le zéro optique.

Colorimétrie

À partir de méthodes optiques analyse dans la pratique des laboratoires d'analyse, les méthodes colorimétriques sont les plus largement utilisées (de lat. Couleur- couleur et grec. μετρεω - je mesure). Les méthodes colorimétriques sont basées sur la mesure de l'intensité du flux lumineux traversant une solution colorée.

La méthode colorimétrique utilise réactions chimiques accompagnée d'un changement de couleur de la solution analysée. En mesurant l'absorption lumineuse d'une telle solution colorée, ou en comparant la couleur obtenue avec celle d'une solution de concentration connue, on détermine la teneur en substance colorée de la solution à tester.

Il existe une relation entre l'intensité de la couleur de la solution et la teneur en substance colorée de cette solution. Cette dépendance, appelée loi fondamentale de l'absorption lumineuse (ou loi de Bouguer-Lambert-Beer), s'exprime par l'équation :

je = je 0 10 - ε c l

où I est l'intensité de la lumière traversant la solution ; I 0 - l'intensité de la lumière incidente sur la solution; ε est le coefficient d'absorption lumineuse, une valeur constante pour chaque substance colorée, selon sa nature ; C est la concentration molaire de la substance colorée dans la solution ; l est l'épaisseur de la couche de solution absorbant la lumière, voir

signification physique Cette loi peut s'exprimer comme suit. Les solutions de la même substance colorée à la même concentration de cette substance et l'épaisseur de la couche de solution absorbent une quantité égale d'énergie lumineuse, c'est-à-dire que l'absorption de la lumière de ces solutions est la même.

Pour une solution colorée enfermée dans une cuvette en verre à parois parallèles, on peut dire que lorsque la concentration et l'épaisseur de la couche de solution augmentent, sa couleur augmente et l'intensité de la lumière I transmise à travers la solution absorbante diminue par rapport à l'intensité de la lumière incidente I 0 .



Fig.1 Passage de la lumière à travers une cuvette avec une solution à tester.

La densité optique de la solution.

Si nous prenons le logarithme de l'équation de la loi fondamentale de l'absorption de la lumière et inversons les signes, alors l'équation devient :

La valeur est très caractéristique importante solution colorée; elle s'appelle la densité optique de la solution et est désignée par la lettre A :

A = ε C l

Il découle de cette équation que la densité optique de la solution est directement proportionnelle à la concentration de la substance colorée et à l'épaisseur de la couche de solution.

Autrement dit, à épaisseur de couche égale d'une solution d'une substance donnée, la densité optique de cette solution sera d'autant plus grande qu'elle contiendra plus de substance colorée. Ou, à l'inverse, à même concentration d'une substance colorée donnée, la densité optique de la solution ne dépend que de l'épaisseur de sa couche. De là, la conclusion suivante peut être tirée : si deux solutions d'une même substance colorée ont des concentrations différentes, la même intensité de couleur de ces solutions sera obtenue avec les épaisseurs de leurs couches inversement proportionnelles aux concentrations des solutions. Cette conclusion est très importante, car certaines méthodes d'analyse colorimétrique en sont basées.



Ainsi, pour déterminer la concentration (C) d'une solution colorée, il est nécessaire de mesurer sa densité optique (A). Pour mesurer la densité optique, il faut mesurer l'intensité du flux lumineux.

L'intensité de la couleur des solutions peut être mesurée diverses méthodes. Il existe des méthodes de colorimétrie subjectives (ou visuelles) et objectives (ou photocolorimétriques).

Les méthodes visuelles sont de telles méthodes dans lesquelles l'évaluation de l'intensité de la couleur de la solution d'essai est effectuée à l'œil nu.

Avec des méthodes objectives de détermination colorimétrique, des cellules photoélectriques sont utilisées à la place de l'observation directe pour mesurer l'intensité de la couleur de la solution d'essai. La détermination dans ce cas est effectuée dans des appareils spéciaux - des photocolorimètres, à partir desquels la méthode a été appelée photocolorimétrique.

Méthodes visuelles

Les méthodes visuelles incluent :

1) méthode des séries standard ;

2) méthode de duplication (titrage colorimétrique) ;

3) méthode d'ajustement.

Méthode des séries standard. Lors de l'analyse par la méthode de la série standard, l'intensité de la couleur de la solution colorée analysée est comparée aux couleurs d'une série de solutions standard spécialement préparées (avec la même épaisseur de la couche absorbante).

Les solutions en colorimétrie ont généralement une couleur intense, il est donc possible de déterminer de très petites concentrations ou quantités de substances. Cependant, cela peut s'accompagner de certaines difficultés : de cette façon, les échantillons pour préparer une série de solutions étalons peuvent être très petits. Pour surmonter ces difficultés, la solution standard A est préparée à une concentration suffisamment élevée, par exemple 1 mg/ml. Après cela, par dilution à partir de la solution A, une solution standard B d'une concentration beaucoup plus faible est préparée, et à partir de là, à son tour, une série de solutions standard est préparée.

Pour ce faire, les volumes requis de solutions de réactifs dans séquence souhaitée. Il est conseillé d'ajouter des portions de solutions de l'analyte de la burette, car leurs volumes seront différents pour fournir des concentrations différentes dans une série de solutions étalons. Dans ce cas, la solution initiale doit contenir tous les composants, à l'exception de l'analyte. (solution zéro). Des solutions des réactifs nécessaires sont ajoutées à la solution d'essai. Toutes les solutions sont amenées à un volume constant, puis l'intensité de la couleur de la solution à tester est visuellement comparée aux solutions d'une série de solutions étalons. Il est possible de faire correspondre l'intensité de la couleur avec n'importe quelle solution de la série. Ensuite, on considère que cent solutions à tester ont la même concentration ou contiennent la même quantité de l'analyte. Si l'intensité de la couleur semble être intermédiaire entre les solutions voisines de la série, la concentration ou la teneur de l'analyte est considérée comme la moyenne arithmétique entre les solutions de la série.

Titrage colorimétrique (méthode dupliquée). Cette méthode est basée sur la comparaison de la couleur de la solution analysée avec la couleur d'une autre solution. - contrôler. Pour préparer une solution de contrôle, préparez une solution contenant tous les composants de la solution à tester, à l'exception de l'analyte, et tous les réactifs utilisés dans la préparation de l'échantillon, et ajoutez-y la solution standard de l'analyte de la burette. Lorsqu'on ajoute tellement de cette solution que les intensités de couleur des solutions témoin et analysée deviennent égales, on considère que la solution analysée contient la même quantité de l'analyte qu'elle a été introduite dans la solution témoin.

Méthode d'égalisation. Cette méthode est basée sur l'égalisation des couleurs de la solution analysée et d'une solution avec une concentration connue de l'analyte - une solution standard. Il existe deux options pour effectuer une détermination colorimétrique par cette méthode.

Selon la première option, l'égalisation des couleurs de deux solutions avec des concentrations différentes de la substance colorée est réalisée en modifiant l'épaisseur des couches de ces solutions à la même intensité du flux lumineux traversant les solutions. Dans ce cas, malgré la différence des concentrations des solutions analysées et standard, l'intensité du flux lumineux traversant les deux couches de ces solutions sera la même. Le rapport entre les épaisseurs des couches et les concentrations de la substance colorée dans les solutions au moment de l'égalisation des couleurs s'exprimera par l'équation :

l 1= C2

où l 1 est l'épaisseur de la couche de solution avec la concentration de la substance colorée C 1 , et l 2 est l'épaisseur de la couche de solution avec la concentration de la substance colorée C 2 .

Au moment de l'égalité des couleurs, le rapport des épaisseurs des couches des deux solutions comparées est inversement proportionnel au rapport de leurs concentrations.

Sur la base de l'équation ci-dessus, en mesurant l'épaisseur des couches de deux solutions de couleur identique et en connaissant la concentration de l'une de ces solutions, on peut facilement calculer la concentration inconnue de la substance colorée dans l'autre solution.

Pour mesurer l'épaisseur de la couche traversée par le flux lumineux, on peut utiliser des éprouvettes ou des éprouvettes en verre, et à plus définitions précises dispositifs spéciaux - colorimètres.

Selon la deuxième option, pour égaliser les couleurs de deux solutions avec des concentrations différentes de la substance colorée, passer à travers des couches de solutions de même épaisseur flux de lumière intensité variable.

Dans ce cas, les deux solutions ont la même couleur lorsque le rapport des logarithmes des intensités des flux lumineux incidents est égal au rapport des concentrations.

Au moment d'obtenir la même couleur des deux solutions comparées, avec une épaisseur égale de leurs couches, les concentrations des solutions sont directement proportionnelles aux logarithmes des intensités de la lumière incidente sur elles.

Selon la deuxième option, la détermination ne peut être effectuée qu'avec un colorimètre.

Densité optique

ré, mesure de l'opacité d'une couche de matière aux rayons lumineux. Égal au logarithme de base 10 du rapport de flux rayonnant (voir flux rayonnant) F 0 incident sur la couche à un flux affaibli par suite d'absorption et de diffusion F passant par cette couche : ré=lg( F 0 /F), sinon, O. p. est le logarithme de l'inverse du coefficient de transmission de la couche de substance : ré= lg(1/τ). (Le logarithme décimal lg est remplacé par le logarithme naturel logarithme logarithme logarithme lg, qui est parfois utilisé.) Le concept de limite naturelle a été introduit par R. Bunsen ; il est utilisé pour caractériser l'atténuation du rayonnement optique (lumière) dans les couches et les films de diverses substances (colorants, solutions, verres colorés et laiteux, et bien d'autres), dans les filtres de lumière et autres produits optiques. La densitométrie est particulièrement largement utilisée pour l'évaluation quantitative des couches photographiques développées en photographie noir et blanc et en couleur, où les méthodes de mesure forment le contenu d'une discipline distincte, la densitométrie. Il existe plusieurs types de rayonnement optique, selon la nature du rayonnement incident et la méthode de mesure des flux de rayonnement transmis ( riz. ).

L'O.P. dépend de l'ensemble des fréquences ν (longueurs d'onde λ) qui caractérise le flux initial ; sa valeur pour le cas limite d'un seul ν est appelée op monochromatique. riz. , a) le O. p. monochromatique d'une couche d'un milieu non diffusant (sans tenir compte des corrections pour la réflexion des limites avant et arrière de la couche) est de 0,4343 k ν je, où k ν - indice d'absorption naturelle du milieu, je- épaisseur de couche ( k ν je= κ CL- indicateur dans l'équation de Bouguer - Lambert - loi de Beer a ; si la diffusion dans le milieu ne peut être négligée, kν est remplacé par l'indice d'affaiblissement naturel). Pour un mélange de substances non réactives ou un ensemble de milieux disposés les uns après les autres, la DO de ce type est additive, c'est-à-dire qu'elle est égale à la somme de la même DO de substances individuelles ou de milieux individuels, respectivement. Il en est de même pour un rayonnement optique régulier non monochromatique (rayonnement de composition spectrale complexe) dans le cas de milieux à absorption non sélective (indépendante de ν). Régulier non monochrome L'opp d'un ensemble de milieux à absorption sélective est inférieur à la somme des opp de ces milieux. (Pour les appareils de mesure de O. p., voir les articles Densitomètre, Microphotomètre, Photographie aérienne spectrozonale, Spectrosensitomètre, Spectrophotomètre, Photomètre.)

Litt. : Gorohovsky Yu. N., Levenberg T. M., Sensitométrie générale. Théorie et pratique, M., 1963 ; James T., Higgins J., Fundamentals of the Theory of the Photographic Process, trad. de l'anglais, M., 1954.

L.N. Kaporsky.

Types de densité optique de la couche médiane en fonction de la géométrie de l'incident et de la méthode de mesure du flux de rayonnement transmis (dans le système sensitométrique adopté en URSS): , qui a conservé la direction d'origine; b) pour déterminer la densité optique intégrale D ε, on dirige un flux parallèle perpendiculairement à la couche, on mesure tout le flux passé ; c) et d) deux méthodes de mesure permettant de déterminer deux types de densité optique diffuse D ≠ (flux incident - idéalement diffusé). La différence D II - D ε sert de mesure de la diffusion de la lumière dans la couche mesurée.


Grande Encyclopédie soviétique. - M. : Encyclopédie soviétique. 1969-1978 .

Garantir une densité optique (remplissage) suffisante des caractères et des images sur la page est un facteur important dans l'évaluation subjective de la qualité d'impression. Des irrégularités dans le processus électrophotographique peuvent provoquer des variations sombres indésirables (remplissages) dans l'image. Ces écarts peuvent se situer dans des limites acceptables ou en dehors de celles-ci. La valeur de ces écarts admissibles est fixée dans Caractéristiques pour les consommables d'un appareil spécifique et peuvent varier considérablement d'un appareil à l'autre. Évaluation objective la densité de remplissage caractérise l'hétérogénéité du processus et est définie comme la limite et l'écart type du coefficient de réflexion du caractère imprimé sur la page.

Le terme densité optique est utilisé pour caractériser la mesure de la transmission lumineuse - pour les objets transparents et de la réflexion - pour les opaques. Elle est quantifiée comme le logarithme décimal de l'inverse de la transmission (réflexion). En électrographie, ce terme est utilisé pour évaluer la qualité des éléments d'image sur des copies obtenues dans certaines conditions de développement (utilisation d'un certain type de toner, estimation de la valeur de contraste d'une image latente électrostatique, qualité de copie à l'aide d'une méthode de développement particulière, etc.) . Dans l'industrie de l'imprimerie, cette caractéristique est utilisée pour évaluer les originaux d'édition, les images intermédiaires et les impressions.

La densité optique est notée OD (Optical Density) ou simplement D. La valeur minimale de la densité optique D=0 correspond à couleur blanche. Plus il y a de lumière absorbée par le support, plus il est sombre, c'est-à-dire que, par exemple, le noir a une densité optique plus élevée que le gris.

La réflectance est liée à la densité optique et à la densité de contraste comme suit :

D = lg (1/R pr) et D c = R pr / R pt

où D est la densité optique de l'image ;

R pt - coefficient de réflexion au point de mesure ;

D c - densité de contraste;

R pr - réflectance du papier.

Les valeurs de la densité optique de l'image sur les copies pour le noir en électrographie pour différents appareils (comme indiqué ci-dessus) sont très différentes. Généralement, selon les spécifications des fabricants de toner pour imprimantes laser ces valeurs (le minimum autorisé dans l'état normal de l'équipement) sont comprises entre 1,3D et 1,45D. Pour les toners de qualité, la densité optique prend des valeurs comprises entre 1,45D et 1,5D et ne dépasse pas 1,6D. Dans les spécifications, il est d'usage de fixer des limites sur la limite inférieure admissible avec un écart type de densité optique de 0,01.

La valeur de la densité optique est mesurée avec un appareil spécial - un densitomètre, dont le principe de fonctionnement est basé sur la mesure du flux réfléchi par l'empreinte et la conversion de cet indicateur en unités de densité optique.

En électrographie, la densité optique des images est utilisée pour caractériser le révélateur (toner) afin de déterminer les valeurs requises de la densité optique des lignes d'une largeur déterminée dans certaines conditions pour développer ou caractériser une image électrophotographique sur des copies dans le mode de fonctionnement nominal de l'équipement

concept densité optique(Densité optique) fait principalement référence à l'original numérisé. Ce paramètre caractérise la capacité de l'original à absorber la lumière ; il est désigné par D ou OD. La densité optique est calculée comme le logarithme du rapport des intensités des intensités lumineuses incidente et réfléchie (dans le cas d'originaux opaques) ou transmise (dans le cas d'originaux transparents). La densité optique minimale (D min) correspond à la zone la plus claire (transparente) de l'original, et la densité maximale (D max) correspond à la zone la plus sombre (la moins transparente). La plage des valeurs de densité optique possibles est comprise entre 0 (original parfaitement blanc ou complètement transparent) et 4 (original noir ou complètement opaque).

Les valeurs typiques de densité optique pour certains types d'originaux sont indiquées dans le tableau suivant :

La plage dynamique d'un scanner est déterminée par les valeurs maximales et minimales de la densité optique et caractérise sa capacité à travailler avec divers types originaux. La plage dynamique d'un scanner est liée à sa profondeur de bits (profondeur de bits de couleur) : plus la profondeur de bits est élevée, plus la plage dynamique est grande et vice versa. Pour de nombreux scanners à plat, principalement pour Bureau de travail, ce paramètre n'est pas spécifié. Dans de tels cas, la valeur de densité optique est considérée comme étant d'environ 2,5 (valeur typique pour les scanners de bureau 24 bits). Pour un scanner 30 bits, ce paramètre est égal à 2,6-3,0, et pour un scanner 36 bits - à partir de 3,0 et supérieur.

À mesure que la plage dynamique augmente, le scanner reproduit mieux la gradation de luminosité dans les zones très claires et très sombres de l'image. Au contraire, si la plage dynamique est insuffisante, les détails de l'image et la douceur des transitions de couleur dans les zones sombres et claires sont perdus.

Autorisation

Résolution ou résolution du scanner- un paramètre qui caractérise la précision maximale ou le degré de détail dans la représentation de l'original sous forme numérique. La résolution est mesurée en pixels par pouce(pixels par pouce, ppp). Souvent, la résolution est indiquée en points par pouce (dpi), mais cette unité est traditionnelle pour les périphériques de sortie (imprimantes). En parlant de résolution, nous utiliserons ppi. Distinguer le matériel (optique) et la résolution d'interpolation du scanner.

Résolution matérielle (optique)

La résolution matérielle (optique) (résolution matérielle/optique) est directement liée à la densité de placement des éléments photosensibles dans la matrice du scanner. C'est le paramètre principal du scanner (plus précisément, son système optique-électronique). En règle générale, la résolution horizontale et verticale est spécifiée, par exemple, 300x600 ppi. Vous devez vous concentrer sur une valeur plus petite, c'est-à-dire sur la résolution horizontale. La résolution verticale, qui est généralement le double de la résolution horizontale, est finalement obtenue par interpolation (traitement des résultats du balayage direct) et n'est pas directement liée à la densité des éléments de détection (c'est ce que l'on appelle résolution en deux étapes). Pour augmenter la résolution du scanner, vous devez réduire la taille de l'élément photosensible. Mais à mesure que la taille diminue, la sensibilité de l'élément à la lumière est perdue et, par conséquent, le rapport signal sur bruit se détériore. Ainsi, augmenter la résolution est un problème technique non trivial.

Résolution d'interpolation

Résolution interpolée - résolution de l'image obtenue à la suite du traitement (interpolation) de l'original numérisé. Cette mise à l'échelle artificielle de la résolution n'améliore généralement pas la qualité de l'image. Imaginez que les pixels de l'image réellement numérisée soient écartés et que les pixels "calculés" soient insérés dans les espaces résultants, similaires dans un certain sens à leurs voisins. Le résultat d'une telle interpolation dépend de son algorithme, mais pas du scanner. Cependant, cette opération peut être effectuée à l'aide d'un éditeur graphique, tel que Photoshop, et même mieux que le vôtre. Logiciel scanner. La résolution d'interpolation, en règle générale, est plusieurs fois supérieure à celle du matériel, mais en pratique, cela ne signifie rien, même si cela peut induire l'acheteur en erreur. Un paramètre important est précisément la résolution matérielle (optique).

Le passeport technique du scanner indique parfois simplement la résolution. Dans ce cas, nous parlons de résolution matérielle (optique). Souvent, la résolution matérielle et la résolution d'interpolation sont indiquées, par exemple, 600x 1200 (9600) ppi. Ici 600 est la résolution matérielle et 9600 est celle de l'interpolation.

Visibilité de la ligne

Détectabilité de ligne - quantité maximale lignes parallèles par pouce, qui sont reproduites par le scanner sous forme de lignes séparées (sans coller). Ce paramètre caractérise l'aptitude du scanner à travailler avec des dessins et autres images contenant de nombreux petits détails. Sa valeur est mesurée en lignes par pouce (lines per inch, Ipi).

Quelle résolution de scanner dois-je choisir ?

Cette question est le plus souvent posée lors du choix d'un scanner, car la résolution est l'un des paramètres les plus importants d'un scanner, dont dépend de manière significative la possibilité d'obtenir des résultats de numérisation de haute qualité. Cependant, cela ne signifie pas du tout qu'il faille rechercher la résolution la plus élevée possible, d'autant plus que cela coûte cher.

Lors de l'élaboration des exigences relatives à la résolution du scanner, il est important de comprendre l'approche générale. Le scanner est un appareil qui convertit les informations optiques sur l'original sous forme numérique et, par conséquent, effectue son échantillonnage. A ce stade de la réflexion, il semble que plus la discrétisation est fine (plus la résolution est grande), plus la perte de l'information originale est faible. Cependant, les résultats de numérisation sont destinés à être affichés à l'aide d'un périphérique de sortie tel qu'un moniteur ou une imprimante. Ces appareils ont leur propre résolution. Enfin, l'œil humain a la capacité de lisser les images. De plus, les originaux imprimés obtenus par impression ou au moyen d'une imprimante ont également une structure discrète (sérigraphie imprimée), bien que cela puisse ne pas être perceptible à l'œil nu. Ces originaux ont leur propre résolution.
Ainsi, il existe un original avec sa propre résolution, un scanner avec sa propre résolution et un résultat de numérisation dont la qualité doit être aussi élevée que possible. La qualité de l'image résultante dépend de la résolution définie du scanner, mais jusqu'à une certaine limite. Si vous réglez la résolution du scanner sur une valeur supérieure à la résolution native de l'original, la qualité du résultat de la numérisation, en général, ne s'améliorera pas. Cela ne veut pas dire que la numérisation à une résolution plus élevée que l'original est inutile. Il existe un certain nombre de raisons pour lesquelles cela doit être fait (par exemple, lorsque nous allons agrandir l'image lors de la sortie sur un moniteur ou une imprimante, ou lorsque nous devons nous débarrasser du moiré). Ici, nous attirons l'attention sur le fait que l'amélioration de la qualité de l'image résultante en augmentant la résolution du scanner n'est pas illimitée. Vous pouvez augmenter la résolution de numérisation sans améliorer la qualité de l'image résultante, mais en augmentant sa taille et le temps de numérisation.

Nous parlerons plus d'une fois du choix de la résolution de numérisation dans ce chapitre. La résolution du scanner est la résolution maximale pouvant être définie lors de la numérisation. Alors, de quel type de résolution avons-nous besoin ? La réponse dépend des images que vous allez numériser et des appareils que vous souhaitez sortir. Ci-dessous, nous ne donnons que des valeurs indicatives.
Si vous avez l'intention de numériser des images pour les afficher ultérieurement sur un écran de contrôle, une résolution de 72 à 100 ppi est généralement suffisante. Pour une sortie vers un bureau ou un domicile ordinaire imprimante à jet- 100-150 ppi, pour une imprimante à jet d'encre de haute qualité - à partir de 300 ppi.

Lors de la numérisation de textes de journaux, de magazines et de livres pour un traitement ultérieur par des programmes de reconnaissance optique de caractères (OCR - Optical Character Recognition), une résolution de 200 à 400 ppp est généralement requise. Pour une sortie à l'écran ou à l'imprimante, cette valeur peut être réduite plusieurs fois.

Pour la photographie amateur, 100-300 ppp sont généralement requis. Pour les illustrations d'albums et de livrets imprimés de luxe - 300-600ppi.

Si vous envisagez d'agrandir l'image pour l'afficher sur l'écran ou sur l'imprimante sans perdre en qualité (netteté), la résolution de numérisation doit être définie avec une certaine marge, c'est-à-dire l'augmenter de 1,5 à 2 fois par rapport aux valeurs ci-dessus.

Les agences de publicité, par exemple, exigent une numérisation de haute qualité des diapositives et des originaux papier. Lors de la numérisation de diapositives pour l'impression au format 10x15 cm, une résolution de 1200 ppi est requise et au format A4 - 2400 ppi.
En résumant ce qui précède, nous pouvons dire que dans la plupart des cas, la résolution matérielle du scanner de 300 ppp est suffisante. Si le scanner a une résolution de 600 ppi, c'est très bien.

SOLUTIONS COLORÉES À L'AIDE D'UNE CONCENTRATION

CALORIMÈTRE PHOTOÉLECTRIQUE KFK-2

Objectif: étudier le phénomène d'atténuation de la lumière lors du passage à travers une substance et les caractéristiques photométriques d'une substance, étudier le dispositif du calorimètre photoélectrique à concentration KFK-2 et la méthode de travail avec celui-ci, déterminer la densité optique et la concentration d'un solution colorée à l'aide de KFK-2.

Instruments et accessoires: Calorimètre photoélectrique à concentration KFK-2, solution test, jeu de solutions étalons de concentration.

Théorie du travail

Lorsque la lumière tombe sur l'interface entre deux milieux, la lumière est partiellement réfléchie et pénètre partiellement de la première substance dans la seconde. Les ondes électromagnétiques légères mettent en mouvement oscillatoire à la fois les électrons libres de la substance et les électrons liés situés sur les enveloppes externes des atomes (électrons optiques), qui émettent des ondes secondaires avec une fréquence de l'incident onde électromagnétique. Les ondes secondaires forment une onde réfléchie et une onde pénétrant dans la substance.

Dans les substances à forte densité d'électrons libres (métaux), les ondes secondaires génèrent une forte onde réfléchie dont l'intensité peut atteindre 95 % de l'intensité de l'onde incidente. La même partie de l'énergie lumineuse qui pénètre dans le métal y subit une forte absorption et l'énergie de l'onde lumineuse est convertie en chaleur. Par conséquent, les métaux réfléchissent fortement la lumière incidente sur eux et sont pratiquement opaques.

Dans les semi-conducteurs, la densité d'électrons libres est inférieure à celle des métaux, ils absorbent la lumière visible dans une moindre mesure et sont généralement transparents dans la région infrarouge. Les diélectriques absorbent sélectivement la lumière et ne sont transparents que pour certaines parties du spectre.

À cas général lorsque la lumière tombe sur une substance, le flux lumineux incident F 0 peut être représenté comme la somme des flux lumineux :

où F r- réfléchi, FA- absorbé Ф t est le flux lumineux traversant la substance.

Le phénomène d'interaction de la lumière avec la matière est décrit par des grandeurs sans dimension, appelées coefficients de réflexion, d'absorption et de transmission. pour la même substance

r+a +t = 1. (2)

Pour les corps opaques t= 0 ; pour des corps parfaitement blancs r= 1; pour les corps absolument noirs un = 1.

Évaluer s'appelle la densité optique de la substance.

Chances rat caractérisent les propriétés photométriques d'une substance et sont déterminées par des méthodes photométriques.

Les méthodes photométriques d'analyse sont largement utilisées en médecine vétérinaire, en science animale, en science du sol et en technologie des matériaux. Dans l'étude des substances dissoutes dans un solvant pratiquement non absorbant, les méthodes photométriques sont basées sur la mesure de l'absorption de la lumière et sur la relation entre l'absorption et la concentration des solutions. Les appareils conçus pour l'analyse par absorption (absorption - absorption) des milieux transparents sont appelés spectrophotomètres et photocalorimètres. En eux, à l'aide de photocellules, les couleurs des solutions étudiées sont comparées à la norme.

La relation entre l'absorption de la lumière par une solution colorée et la concentration d'une substance obéit à la loi combinée de Bouguer-Lambert-Beer :

, (3)

où je 0 est l'intensité du flux lumineux incident sur la solution ; je est l'intensité du flux lumineux traversant la solution ; c est la concentration de la substance colorée dans la solution ; je- l'épaisseur de la couche absorbante dans la solution ; k- coefficient d'absorption, qui dépend de la nature du soluté, du solvant, de la température et de la longueur d'onde de la lumière.

Si Avec exprimé en mol/l, et je- en centimètres k devient le coefficient d'absorption molaire et est noté e l , donc :

. (4)

En prenant le logarithme de (4), on obtient :

Le côté gauche de l'expression (5) est la densité optique de la solution. Compte tenu de la notion de densité optique, la loi Bouguer - Lambert - Beer prendra la forme :

c'est-à-dire que la densité optique de la solution dans certaines conditions est directement proportionnelle à la concentration de la substance colorée dans la solution et à l'épaisseur de la couche absorbante.

En pratique, il existe des cas d'écart à la loi d'absorption combinée. En effet, certains composés colorés en solution subissent des modifications dues aux processus de dissociation, de solvatation, d'hydrolyse, de polymérisation et d'interaction avec d'autres composants de la solution.

Type de graphique de dépendance ré = f(c) illustré à la fig. 1.

Les composés colorés présentent une absorption sélective de la lumière, c'est-à-dire la densité optique de la solution colorée est différente pour différentes longueurs d'onde de la lumière incidente. La mesure de la densité optique pour déterminer la concentration de la solution est effectuée dans la région d'absorption maximale, c'est-à-dire à une longueur d'onde

lumière incidente à proximité je max.

Pour déterminer la concentration d'une solution par photométrie, un graphique d'étalonnage est d'abord construit ré = f(c). Pour ce faire, préparez une série de solutions étalons. Ensuite, les valeurs de leur densité optique sont mesurées et un graphique de dépendance est tracé

ré = f(c). Pour le construire, vous devez avoir 5 à 8 points.

Après avoir déterminé expérimentalement la densité optique de la solution à tester, trouvez sa valeur sur l'axe y du graphique d'étalonnage ré = f(c), puis la valeur de concentration correspondante est lue sur l'axe des abscisses Avec X.

Le calorimètre de concentration photoélectrique KFK-2 utilisé dans le travail est conçu pour mesurer le rapport des flux lumineux dans des sections séparées de longueurs d'onde dans la plage de 315 à 980 nm émis par des filtres de lumière, et vous permet de déterminer la transmittance et la densité optique du liquide solutions et solides, ainsi que la concentration des substances dans les solutions méthode de construction des graphiques d'étalonnage ré = f(c).

Le principe de mesure des caractéristiques optiques des substances avec le photocalorimètre KFK-2 est que les flux lumineux sont dirigés alternativement vers le photodétecteur (cellule photoélectrique) - plein je 0 et passé dans le milieu étudié je et le rapport de ces flux est déterminé.

Apparence photocalorimètre KFK-2 est illustré à la fig. 2. Il comprend

elle-même une source lumineuse, une partie optique, un ensemble de filtres, des photodétecteurs et un dispositif d'enregistrement dont l'échelle est calibrée pour les lectures de transmission lumineuse et de densité optique. Sur le panneau avant du photocalorimètre KFK-2 se trouvent :

1 - microampèremètre avec une échelle numérisée en termes de coefficient de pro-

libère J et densité optique ré;

2 - illuminateur;

3 - bouton de commutation de filtre ;

4 - cellule de commutation dans le faisceau lumineux ;

5 - interrupteur des photodétecteurs "Sensibilité";

6 - potards "Installation 100": "Rough" et "Exact" ;

7 - compartiment cuvette.

Demande de service

1. Allumez l'appareil dans le réseau. Échauffez-vous pendant 10 à 15 minutes.

2. Avec le compartiment pour cuves ouvert, placez l'aiguille du microampèremètre sur "0"

sur l'échelle "T".

3. Réglez la sensibilité minimale, pour cela le

passer en position "1", passer "Setting 100" "Coarse" à la position la plus à gauche.

4. Placer une cuvette de solvant ou de solution de contrôle dans le faisceau lumineux.

rhum par rapport auquel la mesure est effectuée.

5. Fermez le couvercle du compartiment pour cuves.

6. Utilisez les boutons "Sensitivity" et "Setting 100" "Coarse" et "Fine" pour régler

lecture 100 sur l'échelle du photocalorimètre. Le bouton « Sensibilité » peut être dans l'une des trois positions « 1 », « 2 » ou « 3 ».

7. En tournant le bouton "4" remplacer la cuvette avec le solvant par la cuvette avec le test

Solution.

8. Prenez une lecture sur l'échelle du microampèremètre, correspondant au coefficient de pro-

libération de la solution à tester en pourcentage, sur l'échelle "T" ou sur l'échelle "D" - en unités de densité optique.

9. Prenez des mesures 3 à 5 fois et la valeur finale de la valeur mesurée est op-

Déterminer comme la moyenne arithmétique des valeurs obtenues.

10. Déterminez l'erreur de mesure absolue de la valeur souhaitée.

Tâche numéro 1. Étudier la dépendance de la densité optique sur la longueur

Ondes de lumière incidente

1.1. Pour une solution standard, déterminer la densité optique à différentes fréquences de la lumière incidente.

1.2. Entrez les données dans le tableau 1.

1.3. Tracer l'absorbance en fonction de la longueur d'onde je Pennsylvanie-

donner de la lumière D = f(l).

1.4. Définir je et numéro de filtre pour ré maximum .

Tableau 1

Tâche numéro 2. Vérification de la dépendance de la densité optique à l'épaisseur

couche absorbante

2.1. Pour une solution standard, en utilisant un filtre léger avec je ré pour cuves de différentes tailles.

2.2. Entrez les données dans le tableau 2.

Tableau 2

2.3. Graphique de dépendance de parcelle D = f(l).

Tâche numéro 3. Construire un graphique d'étalonnage et déterminer la concentration

Talkies-walkies d'une solution inconnue

3.1. Pour une série de solutions étalons de concentration connue, en utilisant des

filtrer avec je max (voir tâche numéro 1), déterminer ré.

3.2. Entrez les données de mesure dans le tableau 3.

Tableau 3

3.3. Construire un graphique d'étalonnage D = f(s).

3.4. Dans les délais D = f(s) déterminer la concentration de la solution inconnue.

question test

1. Le phénomène d'atténuation de la lumière lors du passage à travers une substance, le mécanisme d'absorption

pour différents types substances.

2. Paramètres caractérisant les propriétés photométriques d'une substance.

3. Expliquer l'essence des méthodes photométriques d'analyse.

4. Formuler la loi d'absorption combinée de Bouguer–Lambert–Beer.

5. Quelles sont les raisons des écarts possibles des propriétés des solutions par rapport à la combinaison

cheval de reprise ?

6. Coefficient d'absorption molaire, sa définition et les facteurs à partir desquels il

7. Comment se fait le choix de la longueur d'onde du rayonnement absorbé dans le cas du photocalo-

mesures rimétriques ?

1. Comment un graphique d'étalonnage est-il construit ?

2. Expliquez le dispositif et le principe de fonctionnement du photocalorimètre KFK-2.

3. Où et pourquoi l'analyse d'absorption est-elle utilisée ?

Littérature

1. T. I. Trofimova, Cours de physique. M. : Plus haut. école, 1994. Partie 5, ch. 24, § 187.

2. I. V. Savelyev, Cours de physique générale. M. : Nauka, 1977. Tome 2, partie 3, ch. XX,

3. R. I. Grabovsky, Cours de physique. Saint-Pétersbourg : Lan. 2002. Partie P, ch. VI, § 50.

LABO #4–03