Измерения белизны, прозрачности и коэффициента непрозрачности бумаги

Цель работы.

Освоение методики измерений белизны, прозрачности и коэффициента непрозрачности бумаги, картона и других полиграфических материалов на измерителе белизны и цветовых оттенков от почти белых проб производства фирмы «Carl Zeiss» Iena (Германия).

Теоретическая часть.

Важной предпосылкой для практического использования лейкометра является знание основных понятий фотометрии и, в первую очередь, понятий яркости и силы света источников или освещенных поверхностей. Сила света определяется как световой поток, испускаемый источником или освещенной поверхностью в единичном телесном угле, т.е.

I = Ф/w кандел

где Ф - световой поток в люменах, w - телесный угол наблюдения в стерадианах.

Яркость тела накала источника света или освещенной поверхности определяется как отношение светового потока Ф к телесному углу и к единице поверхности, нормальной к направлению наблюдения, т.е.:

Здесь Cosa - угол между нормалью к поверхности н направлением наблюдения. Яркость светящегося объекта связана с силой света соотношением :

Другими словами, яркость есть сила света источника, светящегося или освещенного тела с единичной поверхности.

В соответствии с определением матовая поверхность независимо от угла наблюдения является одинаково яркой. При освещении матовой поверхности под углом 0 индикатрисы яркости и силы света имеют вид, представленный на рис.1

Индикатрисы фотометрических величин от матовой поверхности

Для правильного восприятия понятий белизны необходимо вспомнить еще несколько определений:

Коэффициент яркости - отношение яркости некоторой поверхности к яркости совершенно белой матовой поверхности, если обе поверхности освещаются и наблюдаются при одинаковых условиях. Для удобства использования у коэффициента яркости принято записывать как индексы угол освещения и угол наблюдения. Например, при угле падения 0 и угле наблюдения 45 коэффициент яркости записывают как b45/0. Если наблюдается суммарное отражение по всем углам с использованием интегрирующей сферы ( шара Ульбрихта), тогда коэффициент яркости записывают как bd/0. За белый стандарт принимают яркость молочного стекла М-20 при толщине образца более 8 мм.

Коэффициент отражения - отношение интенсивности отраженного от тела светового потока к интенсивности падающего на него светового потока.. Отражение может быть направленным (зеркальным), рассеянным или смешанным. На лейкометре измеряется ro/d, т.е. отношение интегрально отраженного светового потока по всем углам к световому потоку, падающему по нормали к поверхности. Возможно и измерение величины rd/d, когда падающий световой поток экранируется от прямого попадания на образец . Для совершенно матовых поверхностей имеет место приближенное равенство:

ro/d = bd/0

Белизна или коэффициент белизны бумаги определяется как коэффициент отражения ro/d или как коэффициент яркости bd/0 при измерениях с длиной волны света (460 + 5) нм и с полушириной (40 +5) нм. То же определение имеет место и для белизны целлюлозы :

Прозрачность определяется как характеристика светового потока, прошедшего через бумагу и равного

j = w – s

где w - коэффициент отражения в том случае, когда по пробой лежит белый объект, as- коэффициент отражения, когда под пробой лежит черный объект. Прозрачность по определению равна :

где Uw - коэффициент отражения белой пластинки и Us коэффициент отражения черной пластинки.

Коэффициент непрозрачности Q – для бумаги определяет меру того, как напечатанный на обратной стороне листа шрифт мешает чтению текста на передней стороне. В США под непрозрачностью понимают частное от деления коэффициента отражения на черной и белой подложках, т.е.:

Q = s/w

В странах Европы печатной непрозрачностью называется величина

Q = (s/p¥)100%

Здесь s - коэффициент отражения от листа бумаги, лежащего на черной пластинке и p¥ коэффициент отражения при бесконечной толщине слоя (стопка бумаги).