СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ

Вход или Регистрация

ПОМОЩЬ В ПАТЕНТОВАНИИ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФОРУМ Научно-техническая библиотекаНаучно-техническая библиотека SciTecLibrary
 
Cтатьи и Публикации    Астрономия    Космическое излучение РАВНОКВАНТОВОСТЬ, БЕЛИЗНА И ПОДПУРПУРИВАНИЕ ОПТИЧЕСКИМИ ОТБЕЛИВАТЕЛЯМИ

 

РАВНОКВАНТОВОСТЬ, БЕЛИЗНА И ПОДПУРПУРИВАНИЕ ОПТИЧЕСКИМИ ОТБЕЛИВАТЕЛЯМИ

 

© М. П. ФИЛИППОВ

ЧП “ЭПРОНИК”, г. Рубежное, Украина

Контакт с автором: carboran2@yandex.ru

Аннотация.

Показано, что почти белые материалы эффективно отбеливают синим и красным оптическими отбеливателями, причём воспроизводится равноквантовое излучение в полосе существенной видности. Часть красного оптического отбеливателя расходуется на компенсацию зелёного оттенка стандартного излучения, которое рекомендовано для измерения белизны. Нужны усовершенствования этих стандартов.

_________________________________

 

Более семидесяти лет тому назад выдающийся физик 20 века С.И. Вавилов в книге “Глаз и Солнце”, многократно переизданной (см. [1]), выдвинул гипотезу об оптимальности дневного зрения, о глубокой внутренней связи между механизмом зрения и характеристиками излучения Солнца, достигнутой в ходе эволюции. Наши работы [2-9] призваны продолжить начинания С.И. Вавилова, и, мы надеемся, стать аргументом для усовершенствования международных стандартов колориметрии. В частности, нами показано, что характерной особенностью спектров Солнца является широкая полоса равноквантовости 570-670 нм в квантовом спектре (в окрестности максимума плотности потока квантов) и соответствующий этой полосе гиперболически крутой участок в энергетическом спектре, ответственный за золотисто-жёлтый цвет Солнца. Эта полоса равноквантовости обусловлена процессами рассеяния излучения в верхней фотосфере и нижней хромосфере. Такие же процессы рассеяния излучения Солнца в атмосфере Земли приводят к уширению полосы равноквантовости до совпадения её с полосой существенной видности 450-670 нм, откуда следует, что глаз человека в ходе эволюции и естественного отбора приобрёл и имеет собственный внутренний эталон белизны и чистоты света. Этот эталон есть память о равноквантовом излучении, на которое и настроился глаз, действующий как фотохимический счётчик квантов видимого света независимо от их энергии. Молекулы зрительных пигментов, сосредоточенные в светочувствительных клетках-колбочках, после поглощения кванта света очень быстро, за пикосекунды (10-12 с) и даже за фемтосекунды (10-15 с) рассеивают избыточную энергию фотовозбуждения и вступают в фотохимическую реакцию цис-трансизомеризации с запасом энергии, соответствующим первому электронному возбуждённому состоянию, или энергии возбуждающего кванта у “красной границы” зрения. Современные представления о фотохимии зрения и глазе как счётчике квантов изложены в работе [10]. Кстати, независимость квантового выхода фотоэффекта от длины волны потока излучения, возбуждающего этот фотоэффект, следует из широко известного второго закона Вавилова (энергетический выход фотоэффекта прямо пропорционален длине волны возбуждающего потока излучения; здесь фотоэффект - люминесценция).

Какие выгоды от равноквантового излучения, равноквантовой модели как эталона белизны и чистоты?

Обычно белизну окрашенных поверхностей увеличивают подсиниванием – введением в состав материала – красок, пластиков, бумаги, текстиля, волокон или моющих средств – малых (от ~10-6) количеств синих или фиолетовых красителей или пигментов. При этом уменьшается интенсивность длинноволнового, желтовато-красноватого компонента в спектре диффузного отражённого излучения, но уменьшается также и яркость образца подсиниваемого материала, появляется серый оттенок.

Увеличить и белизну, и яркость образца можно применением оптических отбеливателей (ОО), называемых также флуоресцентными отбеливающими агентами (FWA). Эти агенты почти полностью поглощают ультрафиолетовый компонент освещения и излучают (флуоресцируют) в сине-зелёной полосе 400-500 нм. В энергетических спектрах этих агентов полоса флуоресценции приблизительно симметрична полосе поглощения, полосы перекрываются в области 380-450 нм. Поэтому по мере увеличения концентрации агента яркость образца материала сначала увеличивается, затем доходит до предельной и начинает уменьшаться вследствие концентрационного тушения флуоресценции; при этом в белых образцах появляется зелёный (greening) или лимонно-жёлтый оттенок. Зелёный оттенок устраняют дополнительным привнесением компенсирующего красного оттенка посредством добавления небольшого количества красного оптического отбеливателя, поглощающего нежелательный жёлто-зелёный свет и флуоресцирующего в красной полосе 670-760 нм, где чувствительность зрения незначительна.

Таким образом, оптические отбеливатели применяют парами: синий и красный, увеличивая яркость синего цвета и уменьшая яркость жёлто-зелёного (лимонного) цвета. Поэтому сам процесс оптического отбеливания правильнее было бы называть не подсиниванием, а подпурпуриванием, т.е. привнесением пурпурного, сине-красного оттенка.

В Советском Союзе за двадцать лет до “перестройки” было налажено производство ассортимента оптических отбеливателей (белофоров). Сотнями тонн выпускались белофоры для бумаги ОБ и КБ, для детергентов ОД и КД, для синтетических волокон и пластиков типа лавсана (полиэтилентерефталата) ОЛА и КЛА. В аббревиатуре “О” означает “основной, синий”, а “К” означает “красный”. Список названий пар оптических отбеливателей можно продолжить.

Спектр отражения и испускания от материала, окрашенного оптическими отбеливателями FWA (см. рис. 1), показывает результат подпурпуривания. В полосе существенной видности 470-610 нм этот спектр получает сходство со спектром равноквантового излучения и со спектром стандартного излучения D65, имеет такой же наклон, как и наибольший наклон спектров излучений Солнца Se, и Scil. Этот наклон резко отличается от нулевого наклона спектра Rl. Спектр Rl – это спектр равноэнергетического, условно ахроматического излучения E, отражённого от совершенного отражающего рассеивателя. Коэффициент отражения 0,85 характерен для отбеливаемых материалов [11]. В работе [11] имеется также рисунок, похожий на рис. 1.

Сходство и различие этих выше перечисленных излучений отображают и их квантовые спектры (см. рис. 2).

Интересно, что именно для измерения белизны материалов, окрашенных оптическими отбеливателями, Международная комиссия по освещению (МКО) ввела в 1964 году номинально белый цветовой стимул как стандартное излучение дневного света D, отражённое от совершенного отражающего рассеивателя (см. [12], с. 146-150). Это стандартное излучение дневного света D есть двухкомпонентная математическая векторная модель. Она получена в работе [13] путём усечения математической модели спектра дневного света из 38 главных компонент – собственных векторов ковариационной матрицы значений спектра дневного света, измеренного в разных условиях в Европе и Северной Америке при длинах волн 300-830 нм с шагом 10 нм.

Рис. 1. Энергетические спектры излучений Se, Scil, D65, Rl и FWA.

 

В модельном спектре SD=S0+M1S1+M2S2 кроме усреднённого спектра S0 учитывали только две главные компоненты U1 и U2 с коэффициентами M1 и M2. Это позволяло вычислить координаты цвета X, Y, Z любого модельного излучения D из координат цвета спектра S0 и компонент, напр., XD=X0+M1X1+M2X2, а также рассчитать спектр излучения D как функцию координат цветности (x;y). В этой же работе определены ставшие затем стандартными параметры двухкомпонентной модели: спектры S0, S1, S2 и локус цветности излучения D (0,25≤ x ≤ 0,38); y = -3x2 + 2,85x - 0,275, расположенный с зелёной стороны от локуса излучения Планка. Обращаем внимание, что в квантовом спектре излучения D65 (рис.2) отчётливо виден жёлто-зелёный пик при длине волны 540 нм, ответственный за жёлто-зелёный оттенок этого стандартного излучения. Последующее определение параметров этой модели на основе измерения спектров дневного света на юге Африки, Азии и в Австралии [13] дало локусы ADB (y = -0,96x2 + 1,585x - 0,08054) и ADC (y = 2,221x2 - 0,4888x + 0,2533), более близкие к локусу излучения Планка и к точке C (см. рис. 3). Однако все эти свидетельства зелени излучений D и, в частности, излучения D65, рекомендуемого МКО в качестве номинально белого стимула при оценке белизны, не были учтены.

Рис. 2. Квантовые спектры излучений Se, Scil, D65, Rl и FWA.

 

В настоящее время излучение D65 рекомендовано МКО как номинально белый цветовой стимул для нормировки равноконтрастных цветовых координат a, b системы CiELab.

Рис. 3. Цветность модельного излучения Солнца B58, стандартных излучений B, C, D65, E, равноквантового излучения EQ и идеально белого образца iW, а также локусы ADB и ADC моделей дневного света, полученных в Австралии [14].

 

В области применения оптических отбеливателей это означает, что в значительной мере они применяются не столько для компенсации зеленовато-желтого оттенка отбеливаемого материала, сколько для компенсации зелёного оттенка самого стандартного излучения D65. Иными словами, имеет место избыточный расход оптических отбеливателей, обусловленный несовершенством стандартов МКО. Эту избыточность давно уже заметили домохозяйки: они отмечают пурпурный оттенок белья, отбеленного оптическими отбеливателями, когда это бельё сохнет зимой на фоне чистого снега. Можно также оценить упущенную выгоду вследствие многолетнего применения несовершенных стандартов МКО и вероятную выгоду от предлагаемого нами усовершенствования стандартов МКО на основе равноквантовой модели белого света.

Как мы уже отмечали ранее, на наш взгляд, равноквантовость желто-оранжевого излучения Солнца, равноквантовость почти бесцветного дневного света, их приуроченность к полосе существенной видности – это триединый макроскопический квантовый эффект, в котором строение микромира отображается в макромире и в жизни людей. Этот яркий, наглядный, очевидный аргумент верности квантовой физики, так долго не осознаваемый вследствие обыденности и кажущейся тривиальности, будучи осознанным, приведет к новым выводам, да и к новым выгодам.

 

 

Литература.

  1. Вавилов С.И. Глаз и Солнце. М.: Наука, 1981. 125 с.
  2. Филиппов М.П., Овчинников А.А. Квантовая оптимальность дневного зрения и фотоцветометрия. - ДАН 1982, т. 266, № 6, с. 1494-1498. См. также www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/8839.html
  3. Филиппов М.П. и др. Равноквантовость излучения Солнца и дневного света. См. www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/8799.html
  4. Филиппов М.П. Филиппов А.М., Филиппова А.А.. Квантовые спектры излучений Солнца. См. www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/8809.html
  5. Филиппов М.П. и др. Рассеяние и равноквантовость излучений Солнца. См. www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/8870.html
  6. Филиппов М.П. и др. Цвет Солнца и близких звёзд как чёрных тел. См. www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/8900.html
  7. Филиппов М.П. и др. Зелёный луч и равноквантовость излучений Солнца. См. www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/8916.html
  8. Филиппов М.П. и др. Спектральный энергетический гиперболоид и равноквантовость. См. www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/8940.html
  9. Филиппов М.П. и др. Гиперболоид в энергетическом спектре Солнца и равноквантовость. См. www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/8963.html
  10. Островский М.А. Глаз и Солнце, или фотохимия зрения. См. www.inauka/science/article81245/print.html
  11. C. Puebla. Whiteness Assessment: A Primer. www.axihyphos.com-/WhitenessPrimer. p. 27-31.
  12. Луизов А. В. Цвет и свет. Л.: Энергоатомиздат. 1989. 256 с.
  13. D.B. Judd, D.L. MacAdam, G. Wyszecki. J.Opt.Soc.Amer., 54,1031-1040 (1964).
  14. E.R. Dixon. J. Opt. Soc. Amer., 68, 437-450 (1978).

 

 

Дата публикации: 14 апреля 2008
Источник: SciTecLibrary.ru

Вы можете оставить свой комментарий по этой статье или прочитать мнения других в следующих разделах ФОРУМА:
Свернуть Защита интеллектуальной собственности и авторских прав
Диспуты по темам изобретательства. Вопросы по изобретениям, проблемы на пути изобретателей и методы их решения.
Патентование. Все о патентовании изобретений, полезных моделей, промышленных образцов и товарных знаков.
Нерешенные задачи. Здесь идет обсуждение нерешенных задач: безопорный двигатель, вечный двигатель, преодоление гравитации и пр.
Свернуть Точные науки и дисциплины
Дебаты по Теории Относительности Эйнштейна. Все кому не лень хотят опровергнуть Теорию Относительности Эйнштейна. Вам предоставляется слово для аргументации.
Физика, астрономия, математические решения. Физико-математические вопросы, наблюдения, исследования, теории и их решение.
Физика альтернативная. Новые взгляды на физические законы, теории, эксперименты, не вписывающиеся в общепринятые законы физики.
Teхника, узлы, механизмы, электроника и аппаратура. Все про технику, приборы, детали, узлы и механизмы. Электроника, компьютеры, программное обеспечение. Новые технические решения в самых разных областях.
Биология, Генетика, Все о жизни. Генетика и другие вопросы биологии. Их развитие. Медицина. Биотехнологии, агротехника и сельское хозяйство. Эволюционные теории и альтернативные им.
Химия. Вопросы по химическим технологиям, разработкам и применению химических материалов. Химические элементы и их свойства.
Геология, все о Земле и ее обитателях. Геология, метеорология, антропология, сейсмология, атмосферные явления и непознанные эффекты природы.
Свернуть Мозговой штурм
Генератор решений. Здесь Вы можете заработать реальные деньги, помогая решать фирмам, предприятиям и частным лицам те или иные технические задачи, которые перед ними стоят. Те, кто ставят задачи перед участниками должны обозначить гонорар за ее решение и перевести указанную сумму на общий счет генератора.
Головоломки. Если у Вас есть желание поломать голову над интересными логическими задачами - Вам сюда.
Гипотезы. В этой теме идет обсуждение гипотез и предположений, основанных чисто на теории и логике.
Найди ляп! Этот раздел для тех, кто хочет мысленно расслабиться. Он посвящен задачам по поискам ляпов, которые встречаются в литературе, интернете, кино и на телевидении.
Свернуть Взгляд в будущее и настоящее
Глобальные темы. Вопросы касающиеся всех. Глобальные угрозы и злободневные темы современности.
Наука и ее развитие. Все о развитии науки, направлениях и перспективах движения научной мысли и знаний.
Новая Цивилизация. Принципы социального устройства новой цивилизации. Увеличение роли созидательного интеллекта... Отдалённые перспективы развития человечества...
Вопросы без ответов. Этот раздел посвящен вопросам и проблемам, которые до сих пор не решены. Предлагайте свои решения.
Военная стратегия и тактика современных боевых действий. Об особенностях современного военного искусства. Проблемные вопросы теории и практики подготовки вооруженных сил к войне, её планирование и ведение в различных конфликтах на планете.
Свернуть Гуманитарные науки и дисциплины
Философские дискуссии. Диспуты по вопросам жизни, сознания, бытия и иных философских понятий.
Экономика. Вопросы по экономике и о путях развития России и других стран.
Социология, Политология, Психология. В этом разделе обсуждаются вопросы, как отдельных частных исследований данных наук, так и проблема соотношения этих наук с остальными.
Образование. Все об образовании: как учить, кому учить, чему учить и кого учить.
Религия и атеизм. Вопросы религий и атеистические взгляды, религиозные споры.

Хотите разместить свою статью или публикацию, чтобы ее читали все?
Как это сделать - узнайте здесь.

Назад

 
О проекте Контакты Архив старого сайта

Copyright © SciTecLibrary © 2000-2017

Агентство научно-технической информации Научно-техническая библиотека SciTecLibrary. Свид. ФС77-20137 от 23.11.2004.