Большая советская энциклопедия - колориметр

I (химич.) Колориметр (от латинского color — цвет и ...метр) химический, оптический прибор для измерения концентрации веществ в растворах. Действие К. основано на свойстве окрашенных растворов поглощать проходящий через них свет тем сильнее, чем выше в них концентрация с окрашивающего вещества (см. Колориметрия в аналитической химии). Все измерения с помощью К. производятся в монохроматическом свете того участка спектра, который наиболее сильно поглощается данным веществом в растворе (и слабо — другими компонентами раствора). Поэтому К. снабжаются набором светофильтров; применение различных светофильтров с узкими спектральными диапазонами пропускаемого света позволяет определять по отдельности концентрации разных компонентов одного и того же раствора. К. разделяются на визуальные и объективные (фотоэлектрические). В визуальных К. свет, проходящий через измеряемый раствор, освещает одну часть поля зрения, в то время как на другую часть падает свет, прошедший через раствор того же вещества, концентрация которого известна. Изменяя толщину l слоя одного из сравниваемых растворов или интенсивность I светового потока, наблюдатель добивается, чтобы цветовые тона двух частей поля зрения были неотличимы на глаз, после чего по известным соотношениям между l, I и с (см. Бугера — Ламберта — Бера закон) может быть определена концентрация исследуемого раствора. Фотоэлектрические К. обеспечивают большую точность измерений, чем визуальные; в качестве приемников излучения в них используются фотоэлементы (селеновые и вакуумные), фотоэлектронные умножители, фотосопротивления и фотодиоды. Сила фототока приемников определяется интенсивностью падающего на них света и, следовательно, степенью его поглощения в растворе (тем большей, чем выше концентрация). Помимо фотоэлектрического К. с непосредственным отсчетом силы тока, распространены компенсационные К. (), в которых разность сигналов, соответствующих стандартному и измеряемому растворам, сводится к нулю (компенсируется) электрическим или оптическим компенсатором (например, клином фотометрическим); отсчет в этом случае снимается со шкалы компенсатора. Компенсация позволяет свести к минимуму влияние условий измерений (температуры, нестабильности свойств элементов К.) на их точность. Показания К. не дают сразу значений концентрации исследуемого вещества в растворе — для перехода к ним используют градуировочные графики, полученные при измерении растворов с известными концентрациями. Измерения с помощью К. отличаются простотой и быстротой проведения. Точность их во многих случаях не уступает точности других, более сложных методов химического анализа. Нижние границы определяемых концентраций в зависимости от рода вещества составляют от 10-3 до 10-8 моль/л. Лит.: Булатов М. И., Калининкин И. П., Практическое руководство по фотоколориметрическим и спектрофотометрическим методам анализа, 2 изд., Л., 1968: Физико-химические методы анализа, М., 1968; Пономарева Л. К., Методические разработки по колориметрическим методам анализа, Минск, 1970. Д. А. Шкловер. II (физич.) Колориметр трехцветный, прибор для измерения цвета в одной из трехмерных колориметрических систем, то есть в системе, в которой предполагается, что любой цвет может быть представлен как результат оптического сложения определенных количеств трех цветов, принимаемых в ней за основные (см. Цветовые измерения). В визуальных колориметрах эти количества — так называемые координаты цвета — подбираются наблюдателем так, чтобы получить цвет, неотличимый на глаз от измеряемого цвета Ц. Результаты подбора фиксируются на измерительных шкалах К. В простейшем визуальном К. — диске Максвелла — оптическое смешение основных цветов происходит во времени, при быстром попеременном восприятии их наблюдателем одного за другим. Внешнее кольцо этого диска разделено на 3 сектора. Регулировкой величины каждого сектора, окрашенного в один из основных цветов, добиваются того, чтобы при быстром вращении диска воспринимаемый цвет кольца не отличался от цвета образца, помещаемого в центр диска. Более распространены визуальные К., в которых оптическое смешение осуществляется в пространстве — одновременным освещением белой поверхности тремя световыми потоками различной цветности; вклад в получаемый цвет каждого потока регулируется изменением его интенсивности. Оптическая схема одного из лучших К. этого типа (системы Л. И. Демкиной) приведена на. Результаты измерений могут быть представлены в виде Ц = к'К + з'З + + с'С, где к', з', c' — считываемые по шкалам координаты Ц в системе основных цветов прибора К, З и С (обычно красного, зеленого и синего). Зная к', з' и c', можно рассчитать координаты и в любой другой трехмерной колориметрической системе (с др. основными цветами); для этого достаточно знать координаты цветов К, З и С в этой другой системе. Чаще всего К. градуируют для пересчета результатов измерений в международную систему XYZ. Фотоэлектрические колориметры (называют также объективными) составляют другой класс. В проводимых с их помощью измерениях используются соотношения, позволяющие рассчитать координаты цвета измеряемого излучения по его спектральному составу I (l) (интенсивности излучения как функции длины волны). Эти соотношения представляют собой интегралы от произведений I (l) на так называемые удельные координаты цвета — известные функции длины волны в международной системе XYZ это функции (l), (l), (l). Фотоэлектрические К. подразделяются на спектроколориметры и приборы с селективными приемниками. В первых измеряемое излучение разлагается дисперсионной призмой (или системой призм) в спектр, «считываемый» фотоэлектрическим приемником. Сигналы приемника непрерывно или через равные малые интервалы длин волн умножаются на функции (l), (l) и (l) и интегрируются по всему видимому спектру; результаты интегрирования представляют собой координаты измеряемого излучения. В К. с селективными приемниками используются три приемника излучения со светофильтрами или один приемник, перед которым последовательно вводятся три светофильтра. Каждый светофильтр состоит из комбинации цветных стекол; их толщины рассчитываются так, чтобы с максимальной точностью привести спектральные чувствительности фотоэлементов к кривым (l), (l), (l). Если это осуществлено, значения трех фототоков пропорциональны координатам цвета х, у и z. Фотоэлектрические К. различных типов применяются в промышленности для контроля цвета источников света (К. типов УФК и УКЛ), светофильтров и отражающих материалов (типа КНО) и экранов цветных и черно-белых телевизоров (типа ТК). Наиболее точные данные о цвете дают спектроколориметры. Высокой точностью измерений отличаются также фотоэлектрические компараторы цвета (типов ЭКЦ и ФКЦШ), в которых измеряемый цвет сравнивается с близким по спектральному составу цветом эталонного образца. Лит.: Гуревич М. М., Цвет и его измерение, М. — Л., 1950; фотоэлектрические приборы для цветовых и спектральных измерений, М., 1969 (Светотехнические изделия. в. 10); Wright W. D., The measurement of colour, 2 ed., N. Y., 1958. Д. А. Шкловер.