Количественная характеристика цвета рудных минералов » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Количественная характеристика цвета рудных минералов

18.04.2021

Цвета рудных минералов или других непрозрачных веществ наблюдаются в отраженном линейно поляризованном свете среди прочих главных диагностических признаков достаточно отчетливо. Качественное описание цвета неизбежно неточно и до некоторой степени субъективно, поэтому система количественной спецификации цвета, конечно, предпочтительней. Первая публикация, посвященная цветовым измерениям специально в рудной микроскопии, принадлежит Пиллеру, хотя она была сделана задолго до того, как возможности такого рода измерений были единодушно оценены рудными микроскопистами. В настоящем кратком курсе нет смысла входить в детали количественных цветовых определений, следует только отметить, что соответствующие параметры можно легко вывести по данным спектрального отражения путем прямых вычислений. В настоящем разделе излагается теория количественной характеристики цвета, чтобы дать более ясное представление об этом свойстве и объяснить терминологию.

Ощущение цвета, если иметь в виду субъективное его восприятие глазом, может быть охарактеризовано трояко — цветовым тоном, насыщенностью и яркостью. Цветам видимой области спектра даются названия, связанные с определенными интервалами длин волн (630—780 нм, красный; 450—490 нм, синий и т. д.). Каждый член этого протяженного ряда цветов и есть цветовой тон; чистый цвет имеет максимальную насыщенность (100%) цветового тона, тогда как белый свет рассматривается в этой системе количественной оценки цвета как обладающий нулевой насыщенностью. Смешение в увеличивающейся пропорции белого света с определенным цветовым тоном приводит к цветам более низкой насыщенности. Яркость, или световая интенсивность цвета, также влияет на его восприятие.
Количественная характеристика цвета рудных минералов

Любой цвет, воспринимаемый глазом, можно получить, смешав три спектральных цвета (например, красный, зеленый и синий) в соответствующих пропорциях. Количества каждого из них, необходимые для получения определенного цвета, называются его цветовыми составляющими. Если эти составляющие выразить в виде частей, дающих в сумме единицу, то они будут называться хроматическими координатами. Цветоизмерение было успешно разработано в других областях науки, и в 1931 г. Международная комиссия по освещению (Comission Internationale d’Eclairage) предложила систему CIE, базирующуюся на гипотетических первичных цветах (X, Y, Z), которые получаются математически по экспериментальным данным. Хроматические координаты (х, у, z) для любого цвета представляют собой положительные числа, сумма которых равна единице, поэтому только два из них являются независимыми. Обычно х и у откладываются по координатным осям графика (см. рис. 5.14); на нем чистые спектральные цвета попадают на перевернутую U-образную кривую (линия спектральных цветов), концы которой соединяются прямой линией (линия пурпурных цветов). Последняя представляет собой месторасположение цветов, не входящих в спектр. В пределах площади, ограниченной линиями пурпурных и спектральных цветов, располагаются хроматические координаты всех возможных цветов. Границы этой площади представлены чистыми цветами (насыщенность 100%), в то время как центральная точка площади соответствует белому цвету (насыщенность 0%). Ощущение цвета, обусловленное объектом, зависит, конечно, от источника света, который применяется для его освещения, поэтому точка, соответствующая насыщенности 0%, изменяет свое положение в зависимости от светового источника. «Идеальный» белый цвет должен показывать одинаковую энергию для каждой длины волны и иметь координаты х = 0,3 и y = 0,3 на хроматической диаграмме (рис. 5.14). Однако реальный источник света заметно отличается от этого идеала, поэтому система CIE предусматривает несколько стандартных источников белого света. Источник А (координаты x = 0,4476, у = 0,4075) соответствует лампе микроскопа с вольфрамовой нитью накаливания, а источник С — рассеянному дневному свету (x = 0,3101, y = 0,3163) или лампе микроскопа, снабженной корректирующим фильтром. Цветовые температуры этих источников равны соответственно 2854 и 6770 К. Расположение обоих источников показано на рис. 5.14.

Для определения хроматических координат непрозрачного минерала необходимо только измерить отражение серии длин волн в видимой области спектра и подвергнуть полученные значения определенной математической обработке. Однако хроматические координаты рассчитываются относительно одного из стандартных источников света (А, С) как известной ахроматической точки и при расчете требуют знания распределения энергии в спектре этого источника (такие данные есть в литературе). Хроматические координаты можно вычислить с учетом стандартного источника света, даже если измерения с ним и не велись, но при переходе от данных, полученных при одном выбранном источнике, к новым данным, которые основывались бы на другом источнике, требуется полный перерасчет.

Хроматические координаты дают точную характеристику цвета, но не выражают непосредственного впечатления, получаемого от него визуально. С этой точки зрения более полезны два параметра, которые можно использовать для точной спецификации точки на хроматической диаграмме. Эти параметры — доминантная длина волны λd и чистота типа возбуждения Pe составная часть монохроматической системы или системы Гельмгольца. Смысл данных параметров можно пояснить на примере двух фаз R и S, точки расположения которых в соответствии с их хроматическими координатами показаны на рис. 5.14. При использовании источника света С линия, берущая начало в точке С и проходящая через точку образца, пересечет линию спектральных цветов в точке, соответствующей доминантной длине волны (λd = 540 нм для образца R). Она представляет собой спектральный цвет, который при смешении с «белым» светом стандартного источника С дает цвет образца и поэтому соответствует непосредственному впечатлению от интересующего нас цвета. В случае примера, подобного образцу S, таким параметром служит дополнительная длина волны λc, которая получается при продолжении линии от S к С и далее до пересечения ее с линией спектральных цветов (т. е. в точке, отвечающей λc = 500 нм). В данной системе чистота типа возбуждения является мерой насыщенности. Это — расстояние от точки образца до ахроматической точки (в нашем случае источник С), выраженное в процентах от расстояния до точки на линии спектральных цветов, соответствующей доминантной длине волны (или от расстояния между ахроматической точкой и линией пурпурных цветов). Величины Pe(%) для образцов R и S показаны на рис. 5.14 в виде контуров и равны соответственно 40 и 20%. Одним из качеств цвета, которое не характеризуется хроматическими координатами или доминантной длиной волны и чистотой типа возбуждения, является яркость. Определяющий ее параметр может быть введен, если хроматическую диаграмму на рис. 5.14 принять за основание трехмерной фигуры, у которой высота (т. е. нормаль к плоскости ху) представляет собой произвольную процентную шкалу возрастания яркости. Эквивалентный параметр называется световым потоком Y(%) в системе Гельмгольца, где Y, равный 100%, соответствует величине отражения белого света, измеренной при стандартном источнике С.

Два других вопроса, имеющие для рудной микроскопии особый интерес, заключаются в следующем: 1) какая область на хроматической диаграмме соответствует значениям, характерным для распространенных рудных минералов, и 2) какова минимальная разница между цветовыми координатами, которая может быть замечена обычным наблюдателем? Ответы на эти вопросы можно получить, если обратиться к рис. 5.15, который показывает, что почти все рудные минералы сосредоточены в центральной части хроматической диаграммы. Это наглядно объясняет, почему начинающие заниматься рудной микроскопией видят большинство минералов серыми или белыми. Однако в идеальных условиях опытный наблюдатель может повысить свои возможности в распознавании цветов, приблизившись к уровню, очерчиваемому дискриминационным эллипсом, который также изображен на рис. 5.15. Цвета, соответствующие точкам, располагающимся внутри такого эллипса, неотличимы от центрального и от каждого соседнего цвета даже в условиях идеальной видимости.

Рассмотрение количественной характеристики цвета было, к сожалению, кратким, но все же достаточным, чтобы показать ее важность для рудной микроскопии. БоЛее полную информацию по этому вопросу можно получить в статьях Пиллера, Эткина и Харвея и в книге Генри и Филлипса. Совершенно очевидно, что если пирит описывается как минерал, характеризующийся параметрами λd = 573, Pe = 13%, Y = 52,9%, а не просто как обладающий светло-желтым цветом, то это свидетельствует о большом успехе количественных исследований, дальнейшему развитию которых будет способствовать появление надежных количественных данных о цвете минералов в картотеке КРМ.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: