السبكتروفوتومتر

This PDF is Created by Simpo Word to PDF unregistered version - http://www.simpopdf.com

1

مقياس الطيف الضوئي

Spectrophotometer السبكتروفوتومتر

:المقدمة �ة المواص�فات واكب التطورات العلمیة الواسعة التي یشھدھا العالم المعاصر جملة من القیم والمعطیات ضمن جمل

ھ المنافسة والتسویق في عالم احتدت معھ س نتج نتج لیضمن م �ویر التي یجب أن یتمتع بھا أي م �ة والتط �ات المنافس یاس ...، فبرزت الحاجة لظھور شھادات الجودة كاإلیزو واالكو و

، بل زاد ... أما في عالم الصناعات النسیجیة فقد أصبحت الثباتیات على الغسیل واالحتكاك والنور أمرا عادیاإلنتاج والتوزیع ، وھذا ما استدعى على ذلك التدقیق على اللون ضمن مجال درجة السماح التي تتفق علیھا شركات االسن ، درجة اإلرھاق العصبي ، : اعتماد الطرق اآللیة لتحیید العامل الشخصي الذي یتباین من شكل آلخر بحسب

وبعض العوامل المحیطة بعملیة مقارنة اللون مثل نوعیة المصدر الضوئي وطریقة المقارنة التي یرتبط نجاحھا : 1كما في الشكل بدرجة اإلضاءة والحرارة

1: الشكل

�ي -1 ��ف المرئ ��ة أو الطی �عة المرئی ��ن المص��ادر :األش ��مس أم م �ن الش ��ان م ��واء أك �ا س � �ن حولن ��وارد م ��ألف الض��وء ال یت�ور 2الصنعیة من مجموعة أشعة مختلفة طول الموجة كما في الشكل �ى موش �ا عل �ة بتمریرھ ، وتتحلل األشعة المرئی

�كل زجاجي إلى ألوانھا األساسیة ال �ي الش �ف 3سبعة كما ھو وارد ف �ین تختل �أثیر مص�در ض�وئي مع �ذا وتح�ت ت ، وھك�بب �ة یس �عة المنعكس �ات األش �وال موج �ي أط �ا ف �بب اختالف أطوال الموجات الضوئیة الواردة على الجسم الملون ما یس

� �ا اخ �ى أنھ �اختالف اختالفا باللون الظاھر للعیان ، وھذا ما ندعوه بظاھرة المیتامیریزم والتي تعرف عل �ون ب تالف الل .2المصدر الضوئي كما في الشكل

ظاھرة المیتامیریزم: 2الشكل


2

�ا � ��ن اص��طناع مص��در ض��وئي یحاكیھ ��وم م ��ى الی �اء إل � ��تمكن العلم ��م ی ��مس المص��در الض��وئي األول ، إذ ل ��ر الش وتعتب�ن % 2باح الكھربائي فقط من طاقتھا على شكل إشعاع ، في حین یطلق المص% 14إشعاعا ، فھي تطلق ما یعادل م

�عتھما ، إذ �ة ألش �وال الموجی �ن األط �عاعین م �وى اإلش �تالف محت �رارة ، إض�افة الخ طاقتھ على شكل ضوء والباقي ح�یال 3تزید نسبة اإلشعاع فوق البنفسجي في ضوء الشمس عنھا في ضوء المصابیح الكھربائیة ، ویبین لنا الشكل تحل

:موقع المجال المرئي وتحلیلھ 4رى في الشكل ألنواع األشعة والطیوف الضوئیة ، ون

أنواع األشعة الضوئیة: 3الشكل

موقع المجال المرئي وتحلیلھ بین أنواع األشعة: 4الشكل

�دار :األلوان المتكاملة -2 �ن م �ز م �ین والقف �رك أو الطن �ا التح �رة یمكنھ �ات ح �ون الكترون �ب المل �زيء المرك �وي ج یح�ربط ع �ر ض�د ال �ى آخ �ط إل ��ة راب �ى بامتصاص�ھا للطاق �ى أعل �اقي إل �توى ط �ن مس �ل م ��زيء ، فتنتق �احة الج �ل مس �ى كام ل

�ا امتص�تھ �ة م �تواھا األص�لي مطلق الواردة عبر الموجات الضوئیة الساقطة على الجزيء ، وال تلبث أن تعود إلى مس�و � �مي ط � �ون ، ونس � �كل ل � �ى ش � �ھا عل � �ین لتتحسس � �بكیة الع � �ة لش � �عة المنعكس � �ل األش �د ، وتص� � �ن جدی � �ة م � �ن طاق � �ة م � ل الطاق

:1الممتصة باللون والمنعكسة باللون المكمل كما في الجدول 1الجدول


3

�ى : الخواص اللونیة -3 �اقط عل �م والس یعرف اللون على أنھ ذلك التأثیر الفسیولوجي الخاص بوظائف أعضاء الجس�اس دو �و إحس �الي شبكیة العین من الجزيء الصباغي الملون أو من الضوء الملون ، وبالتالي فھ �ادي وبالت �ود م ن وج

�ي أو لیس لھ وجود خارج الجھاز العصبي للكائنات الحیة ، وأھم الخواص التي یتصف بھا اللون عبر توصیفھ المرئ .الفیزیائي

�الي : Hueالتدرج اللوني -3-1 �ال ... ویمیز كنیة اللون ، كأن نقول أحمر أو برتق �ي انتق �ھ ف �درج لرمزیت �میھ بالت ونس : 5أخرى بالتدریج كما في الشكل اللون من نقطة إلى

قرص األلوان: 5الشكل

�ة -3-2 � �ون : Valueالقیم � �ره الل � �ا نعتب � �و م � �بع وھ � �اتح ، أي مش � �امق أو ف � �ین غ � �ا ب � �ون م � �ق الل � �ة عم � �ى درج � �دلل عل � وت ." Tint "أو فاتح أو ما نعتبره " " Shade األساسي

�ة : " Intensity " الشدة -3-3 �ى درج �ذه الخاص�یة عل �ون وتدلل ھ �اء الل �ة نق �ن درج �ر م �ا أن نغی �ون ، فیمكنن �اء الل نق�ون األزرق الص�افي �ھ الل �ذي یوج �الي ال �اللون البرتق �ون األزرق ب �زج الل �أن نم بمزجھ بلون آخر یقربھ من السواد ، ك

: 6إلى اللون الكحلي العاتم ومن ثم إلى األسود أو درجة من درجات اللون الرمادي كما في الشكل

اء كرة اللونبن: 6الشكل

�ى Chromaومنھم من یدعو ھذه الخاصة بدرجة اإلشباع اللوني أو �اني إل �ر الق �ن األحم �ون م �ال الل �ى انتق مدللین عل .الخمري مثال

��وجي -3-4 ��ول الم �بب : Wave Lengthالط � ��ذي یس ��ور ال ��ى الموش ��ي عل ��ف المرئ ��ل الطی �د تحلی � �وان عن � ��وزع األل تت��ى عناص��ر �ا إل � ��بق وذكرن �ا س � �ار الض��وء كم ��ة ض��یقة انكس ��دد أو بحزم ��ة مح ��ول موج �ا بط � ��ل منھ �ز ك ��یة المتمی ھا األساس

:7كما نرى في الشكل Monochromaticتعطینا اللون الصافي ویقال عنھا أنھا لون وحید طول الموجة أو


4

مخطط االنعكاس الطیفي لكرتین صفراء وحمراء: 7الشكل

.درجة البیاض الذي یحملھ ونقارب مع ھذه الصفة اللون مع: Purity النقاوة -3-5 .وتعبر عن كمیة الضوء المنعكس إلى العین من اللون المشار إلیھ: Luminanceاإلضاءة -3-6والواقع 50وتدلل ھذه الخاصة على محتوى اللون من اللون الرمادي ذي القیمة : Chromaاإلشباع اللوني -7- 3

ونجد ھذه الخاصة بین اللونین األحمر الضاوي مثال واللون في مركز الكرة اللونیة على حساب اللون األصلي ، .الخمري عبر التحرك من مركز الكرة الغني بالرمادي إلى المحیط الغني باللون األحمر

�ود : اللونان األبیض واألسود -3-8 �ھ أس �ھ ، وأن �اقطة علی �عة الس �ع األش �س جمی �دما یعك �یض عن نقول عن اللون أنھ أب�ع �اویة جمی �ات متس �س كمی �ى امتص�اص أو عك �ادر عل �ون الق عندما یمتصھا جمیعا ، وعلیھ فإن اللون الرمادي ھو الل

.أطوال األشعة الساقطة علیھ�ى وعملیا لم یتمكن العلم إلى �ل عل �ة ب �وال الموجی 89اآلن من العثور على الجسم الذي یمكنھ أن یعكس كامل األط

% 4.4فقط ، أو على الجسم الذي یمكنھ امتصاص جمیع تلك األطوال بل على أسود الفحم الذي یعكس ما نسبتھ % .فقط ویعتبر أشد األجسام سوادا

:للون عبر مجموعة أجھزة نجد من أھمھا تتم عملیة قیاس ا :أنواع أجھزة قیاس الطیف الضوئي - 4یقیس الضوء المنعكس عند مجموعة من النقاط لیرسم : " Spectrophotometer "السبكتروفوتومتر ·

أسود/أزرق ، أبیض/أخضر ، أصفر/أحمر: منحني خاص بكل لون ضمن نقاط االرتكاز / أحمر: أي ضمن نقاط ارتكاز یقیس اللون بطریقة العین البشریة ،: " Colorimeter "الكلرمتر ·

. أزرق/ أخضركأحبار الطباعة خاصة السائلة لموادل تصمیمھالكلرمتر بفارق یشبھ: " Densitometer "الدینسیتومتر ·

.والتصویر

الفوارق بین آلیات عمل العین البشریة والكلر متر والسبكتروفوتومتر: 8الشكل


5

:جھاز السبكتروفوتومتر - 5�ادة یتم تعی �ن الم ین تركیب أو تركیز اللون حالیا على جھاز السبكتروفوتومتر الذي یمكنھ قیاس الضوء الذي ینفذ م

�اس �ى أس �دھا عل �ا أو تحدی �راد تقیمھ �وان الم الملونة لیؤثر على خلیة كھرضوئیة مدرجة مسبقا على تراكیز معینة لألل :لف الجھاز بشكل رئیس من القیاسات بضوء وحید الموجة ، أو حزمة ضوئیة محددة ، ویتأ

.Light Sourceمصدر ضوئي · . Mono chromatorمونوكرومیتور · .حامل العینة · .Photocellخلیة ضوئیة · . Amplifier مكبر · .Indicator Deviceجھاز بیان ·

�ى األ �ور یتلق �ھ موش �د ، لكون �ة الوحی �رر ط�ول الموج �ذي یم �وكرومیتر ال �عة ویعمل الجھاز أساسا على عمل المون شالضوئیة ویحللھا ویرسل بطول موجة وحید یمكننا اختیاره للعینة التي تحولھا لطاقة كھربائیة بتیار كھربائي ض�عیف

.یمكن للمكبر أن یحولھ لجھاز البیان لنتمكن من قراءتھ وتسجیلھ�ا �نعكس عنھ �ون الم �ات الل �اس منحنی �ى أس �وجات عل �ا Reflatance Curveویقوم مبدأ قیاس لون المنس باعتبارھ

�اس �ي االنعك �ة ومنحن �ة ط�ول الموج �ي بدالل �اس الطیف �م االنعك �تم رس غیر نفوذة للضوء على العكس من المحالیل ، وی�كل � �ا الش � �ین لن � �وجات ، ویب � �ي المنس � �باغ ف �ز الص� � �اس وتركی � �ة االنعك � �ین درج � �یة ب � �ة األساس � �ا للعالق � �بق وذكرن � �ا س � 9كم

.ضرمنحنیات انعكاس ألوان األصفر واألحمر واألزرق واألخ�دد �ون تب �تخدم ، ولك �ة الض�وء المس �ون وطاق وتعتمد الخواص الفیزیائیة للون النسیج على منحني انعكاس السطح المل

دت مصادر ضوئیة ثالث كما في الجدول : 2الضوء أو توزعھ في ضوء النھار یأخذ أشكاال متعددة فقد اعتم

خضراألصفر واألحمر واألزرق واأل: أمواج ألوان : 9الشكل

2الجدول


6

: 10تقوم كرة اللون على جملة احداثیات ثالثیة األبعاد أو المحاور كما یبین الشكل : بناء كرة اللون - 6

ة اللونتفصیل بناء كر: 10الشكل

CIE : International Commission onقدمت اللجنة الدولیة لإلنارة : األنظمة اللونیة الریاضیة - 7Illumination معیاري لونین موحدین ھما 1976عام:

*vأخضر ، وسیكون / لمحور أحمر *aبدال عن *uسیكون CIELABعن معیار CIELUVأنھ وفي معیار أي

.أزرق / محور أصفرعلى *bبدال عن :لوجدنا 11وحاولنا تحدید لونھما كأرقام كما في الشكل Bو Aولو أننا أخذنا بنقطتین مثل

ین على كرة اللونتحدید احداثیات نقطت: 11الشكل

إلى الغامق لننتھي L*=100أما إن تحركنا على كرة اللون بصورة شاقولیة فسننتقل من اللون الفاتح حیث تكون : 12عند أسفل محور اإلضاءة كما ھو واضح في الشكل L*= 0إلى األسود مع وصولنا إلى قیمة


7

نتحرك األلوان بصورة عمودیة على كرة اللو: 12الشكل

إن تقییم اللون في الحقیقة أكبر من أن نعبر عنھ برقم أو : Delta CIELAB & CIELUVالفروقات اللونیة - 8وحدة قیاس ، لذا فإننا نعمل على تحدید الفروق بین لونین برصد قیم احداثیات اللونین موضوع المقارنة لتحید

:الفروق بینھما عبر المقیاسین L* ∆a* ∆b* & L* ∆u* ∆v*

من تحدید *E∆، ویمكننا تحدید قیمة *L*∆ a*∆ b :إذ یشیر الرمز لفرق واحد ، في حین أننا نشیر لكامل الفرق بـ التي یمكننا قیاسھا من العالقة الریاضیة في المثلث القائم الخاصة بتحدید طول CIELABالمسافة على مخطط

:الوتر ∆ E*ab = [( ∆ L*2) + [( ∆ a*2) + [( ∆ b*2) ]1/2 ∆ E*uv = [( ∆ L*2) + [( ∆ u*2) + [( ∆ v*2) ]1/2

بحسب Bأغمق وأقل إضاءة من الثاني Aولندرس وكمثال عملي كیفیة حساب الفرق بین لوني أحمر أحدھما وبالتالي أقرب إلى محیط دائرة اللون المحددة على تعابیرنا المتداولة ، إذ أن أغمق تعني ھنا أنھ أكثر إشباعا

یرتفع عن دائرة اللون ھذه على محور اإلضاءة باتجاه اللون B، أما أقل إضاءة فھذا یعني أن abالمحورین األبیض ما یعني أنھ یتوجب علینا أن نجري عملیة إسقاط على الدائرة لتحدید قوة اللونین األحمر واألصفر حسبما

: 13یبین لنا الشكل

E*ab ∆طریقة حساب الفرق : 13الشكل

السبكتروفوتومتر

Documents