Kolorymetria

Jaka jest zasada działania urządzenia do pomiaru barw nazywanego spektrofotometrem? Głowica pomiarowa wysyła określoną wiązkę światła ku mierzonemu przedmiotowi, a czujnik fotoelektryczny odbiera jej odbitą lub przenikającą część i analizuje ją w widmie światła widocznego jako funkcję długości fali. Wynikiem pomiaru jest krzywa odbicia lub przenikania widma. Ponieważ każdy odcień koloru ma inną krzywą, podobnie jak każdy człowiek ma inne odciski palców, krzywa ta jest doskonałym narzędziem pozwalającym na określenie, identyfikację i dopasowanie barw. Jednocześnie stanowi ona podstawę do obliczeń wszystkich powszechnie stosowanych parametrów kolorymetrycznych, które dzięki wbudowanemu mikroprocesorowi spektrofotometr może określić natychmiast. Parametry te to współrzędne barw, takie jak XYZ lub L* a* b*, siła, nieprzezroczystość, indeks metameryzmu, stopień bieli lub żółci oraz inne.

W zastosowaniach przemysłowych bezwzględne wartości kolorymetryczne danego koloru są mniej istotne. Do celów związanych z kontrolą jakości barw znacznie ważniejsza jest różnica kolorów różnych przedmiotów. Jest to różnica pomiędzy kolorem referencyjnym określonym przez klienta a kolorem próbki wykonanej przez producenta. System pomiarowy oblicza odchylenie koloru próbki ∆E* (delta E) od zmierzonych współrzędnych wzorca przy pomocy twierdzenia Pitagorasa, jako najkrótszą linię łączącą dwa punkty w przestrzeni barwnej CIE L*a*b:

Interakcję światła z mierzonym przedmiotem można opisać pod kątem absorpcji i rozpraszania, które może przybierać wszelkie możliwe formy: odbicia, dyfrakcji, refrakcji i przenikania, zależnie od właściwości materiału próbki. 

Jak już wyjaśniono, wszystkie z tych procesów zależą od długości fali oraz, na skutek ubarwienia mierzonej próbki, zmieniają padające światło białe na światło barwne. Jednocześnie indeks refrakcji oraz faktura powierzchni próbki decydują o tym, jak odbija ona światło skierowane ku obserwatorowi, a w konsekwencji, jaki wygląd tej powierzchni on zobaczy. Oko ludzkie nie jest w stanie oddzielić aspektu ubarwienia od aspektu wyglądu. Podczas oceny dwóch podobnych próbek różniących się odcieniem, z których jedna jest nieco połyskliwa, a druga nieco matowa, nie jesteśmy w stanie z łatwością stwierdzić, czy różnica koloru wynika przede wszystkim z użytej receptury barwników, czy raczej z innej jakości wykończenia powierzchni, a może z obu tych czynników jednocześnie. Na tym etapie należy zaznaczyć, że przy wyborze odpowiedniego spektrofotometru do konkretnego zastosowania, w którym barwa ma newralgiczne znaczenie, należy wziąć pod uwagę trzy najważniejsze typy geometrii pomiaru. Ich celem jest skupienie się przede wszystkim na ubarwieniu mierzonych próbek lub ocena ogólnych właściwości „wyglądu”. Nazwy geometrii przyrządów zazwyczaj wskazują na zastosowane kierunki oświetlenia i detekcji, przy czym kierunek oświetlenia jest określony jako pierwszy, po nim zaś określany kąt detekcji.