Относительная оптическая плотность. Анализ водных растворов колориметрическим методом
ОПТИЧЕСКАЯ ПЛОТНОСТЬ
плотность D , мера непрозрачности слоя вещества для световых лучей. Равна десятичному логарифму отношения потока излучения F 0, падающего на слой, к ослабленному в результате поглощения и рассеяния потоку F , прошедшему через этот слой: D lg (F 0/ F), иначе, О. п. есть логарифм величины, обратной пропускания коэффициенту слоя вещества: D lg (1/t). (В определении используемой иногда натуральной О. п. десятичный логарифм lg заменяется натуральным ln.) Понятие О. п. введено Р. Бунзеном;оно привлекается для характеристики ослабления оптического излучения (света) в слоях и плёнках различных веществ (красителей, растворов, окрашенных и молочных стекол и многое др.), в светофильтрах и иных оптических изделиях. Особенно широко О. п. пользуются для количественной оценки проявленных фотографических слоев как в черно-белой, так и в цветной фотографии, где методы её измерения составляют содержание отдельной дисциплины - денситометрии. Различают несколько типов О. п. в зависимости от характера падающего и способа измерения прошедшего потоков излучения (рис.).
О. п. зависит от набора частот n (длин волн l), характеризующего исходный поток; её значение для предельного случая одной единственной n называется монохроматической О. п. Регулярная (рис. , а) монохроматическая О. п. слоя нерассеивающей среды (без учёта поправок на отражение от передней и задней границ слоя) равна 0,4343 k n l , где k n- натуральный поглощения показатель среды, l - толщина слоя (k n l k cl - показатель в уравнении Бугера - Ламберта - Бера закона; если рассеянием в среде нельзя пренебречь, k n заменяется на натуральный ослабления показатель). Для смеси нереагирующих веществ или совокупносги расположенных одна за другой сред О. п. этого типа аддитивна, т. е. равна сумме таких же О. п. отдельных веществ или отдельных сред соответственно. То же справедливо и для регулярной немонохроматической О. п. (излучение сложного спектрального состава) в случае сред с неселективным (не зависящим от n) поглощением. Регулярная немонохроматич. О. п. совокупности сред с селективным поглощением меньше суммы О. п. этих сред. (О приборах для измерения О. п. см. в статьях Денситометр, Микрофотометр, Спектрозональная аэрофотосъёмка, Спектросенситометр, Спектрофотометр, Фотометр.)
Лит.: Гороховский Ю. Н., Левенберг Т. М., Общая сенситометрия. Теория и практика, М., 1963; Джеймс Т., Хиггинс Дж., Основы теории фотографического процесса, пер. с англ., М., 1954.
Л. Н. Капорский.
Большая советская энциклопедия, БСЭ. 2012
Смотрите еще толкования, синонимы, значения слова и что такое ОПТИЧЕСКАЯ ПЛОТНОСТЬ в русском языке в словарях, энциклопедиях и справочниках:
- ОПТИЧЕСКАЯ ПЛОТНОСТЬ в Медицинских терминах:
величина, характеризующая поглощение света слоем вещества и представляющая собой логарифм отношения интенсивности потока излучения до и после прохождения через поглощающую … - ОПТИЧЕСКАЯ ПЛОТНОСТЬ
- ОПТИЧЕСКАЯ ПЛОТНОСТЬ
мера непрозрачности вещества, равная десятичному логарифму отношения потока излучения Fо, падающего на слой вещества, к потоку прошедшего излучения F, ослабленного … - ПЛОТНОСТЬ в Словаре автомобильного жаргона:
(density) - это отношение массы тела к его объему. Выражается в кг/дм3 или в кг/м3. Объем зависит от температуры (в … - ПЛОТНОСТЬ в Большом энциклопедическом словаре:
(?) масса единичного объема вещества. Величина, обратная удельному объему. Отношение плотности двух веществ называют относительной плотностью (обычно плотность веществ определяют … - ПЛОТНОСТЬ
(r), физическая величина, определяемая для однородного вещества его массой в единице объёма. П. неоднородного вещества - предел отношения массы к … - ПЛОТНОСТЬ в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Евфрона:
Плотность воды при 4° Ц. = 1, 000013 грамм / сантиметр 3 Для вещества неоднородной П., средняя П. части тела … - ПЛОТНОСТЬ в Современном энциклопедическом словаре:
- ПЛОТНОСТЬ в Энциклопедическом словарике:
(r), масса единицы объема вещества. В СИ единица плотности 1 кг/м3. Отношение плотностей двух веществ называется относительной плотностью (обычно плотность … - ПЛОТНОСТЬ в Энциклопедическом словаре:
, -и, ж. 1. см. плотный. 2. Масса единичного объема вещества (спец.). П. воды. II прил. плотностный, -ая, -ое … - ПЛОТНОСТЬ
ПЛ́ОТНОСТЬ ТОКА, одна из осн. характеристик электрич. тока; равна электрич. заряду, переносимому в 1 с через единичную площадку, перпендикулярную направлению … - ПЛОТНОСТЬ в Большом российском энциклопедическом словаре:
ПЛ́ОТНОСТЬ НАСЕЛЕНИЯ, степень населённости конкретной терр., численность постоянного населения, приходящаяся на единицу площади (обычно 1 км 2). При ср. … - ПЛОТНОСТЬ в Большом российском энциклопедическом словаре:
ПЛ́ОТНОСТЬ ВЕРОЯТНОСТИ случайной величины X , функция р (х) такая, что при любых а и b вероятность неравенства … - ПЛОТНОСТЬ в Большом российском энциклопедическом словаре:
ПЛ́ОТНОСТЬ (r), масса единичного объёма в-ва. Величина, обратная удельному объёму. Отношение П. двух в-в наз. относительной П. (обычно П. в-в … - ОПТИЧЕСКАЯ в Большом российском энциклопедическом словаре:
ОПТ́ИЧЕСКАЯ ТОЛЩИНА, произведение объёмного коэф. ослабления света средой на геом. длину пути светового луча в среде. Характеризует ослабление света в … - ОПТИЧЕСКАЯ в Большом российском энциклопедическом словаре:
ОПТ́ИЧЕСКАЯ СИЛА, величина, характеризующая преломляющую способность линзы (системы линз); измеряется в диоптриях; О.с. обратна фокусному расстоянию в … - ОПТИЧЕСКАЯ в Большом российском энциклопедическом словаре:
ОПТ́ИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ, связь посредством эл.-магн. колебаний оптич. диапазона (10 13 - 10 15 Гц), обычно с применением лазеров. Системы О.с. … - ОПТИЧЕСКАЯ в Большом российском энциклопедическом словаре:
ОПТ́ИЧЕСКАЯ ПЛОТНОСТЬ, мера непрозрачности в-ва, равная десятичному логарифму отношения потока излучения F 0 , падающего на слой в-ва, к потоку … - ОПТИЧЕСКАЯ в Большом российском энциклопедическом словаре:
ОПТ́ИЧЕСКАЯ ПЕЧЬ, устройство, в к-ром лучистая энергия от к.-л. источника с помощью системы отражателей фокусируется на небольшую площадку (обычно диам. … - ОПТИЧЕСКАЯ в Большом российском энциклопедическом словаре:
ОПТ́ИЧЕСКАЯ ОСЬ: кристалла - направление в кристалле, вдоль к-рого скорость света не зависит от ориентации плоскости поляризации света. Свет, распространяющийся … - ОПТИЧЕСКАЯ в Большом российском энциклопедическом словаре:
ОПТ́ИЧЕСКАЯ НАКАЧКА, метод создания инверсии населённости в в-ве воздействием интенсивного эл.-магн. излучения более высокой частоты, чем частота требуемого квантового инверсионного … - ОПТИЧЕСКАЯ в Большом российском энциклопедическом словаре:
ОПТ́ИЧЕСКАЯ ЛОКАЦИЯ, обнаружение удалённых объектов, измерение их координат, а также распознавание их формы с помощью эл.-магн. волн оптич. диапазона. Оптич. … - ОПТИЧЕСКАЯ в Большом российском энциклопедическом словаре:
ОПТ́ИЧЕСКАЯ ИЗОМЕРИЯ, то же, что … - ОПТИЧЕСКАЯ в Большом российском энциклопедическом словаре:
ОПТ́ИЧЕСКАЯ ДЛИНА ПУТИ, произведение длины пути светового луча на показатель преломления среды (путь, к-рый прошёл бы свет за то же … - ОПТИЧЕСКАЯ в Большом российском энциклопедическом словаре:
ОПТ́ИЧЕСКАЯ АНИЗОТРОПИЯ, различие оптич. свойств среды в зависимости от направления распространения в ней света и от поляризации этого света. О.а. … - ОПТИЧЕСКАЯ в Большом российском энциклопедическом словаре:
ОПТ́ИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ, свойство нек-рых в-в вызывать вращение плоскости поляризации проходящего через них плоскополяризованного света. Оптически активные в-ва бывают двух типов. … - ПЛОТНОСТЬ в Энциклопедии Брокгауза и Ефрона:
(densite, Dichtigkeit) ? по самому происхождению слова указывает на некоторое физическое свойство вещества, по которому количество вещества, помещающегося в единице … - ПЛОТНОСТЬ в Полной акцентуированной парадигме по Зализняку:
пло"тность, пло"тности, пло"тности, пло"тностей, пло"тности, пло"тностям, пло"тность, пло"тности, пло"тностью, пло"тностями, пло"тности, … - ПЛОТНОСТЬ в Тезаурусе русской деловой лексики:
Syn: густота, … - ПЛОТНОСТЬ в Тезаурусе русского языка:
Syn: густота, … - ПЛОТНОСТЬ в словаре Синонимов русского языка:
Syn: густота, … - ПЛОТНОСТЬ в Новом толково-словообразовательном словаре русского языка Ефремовой:
1. ж. Отвлеч. сущ. по знач. прил.: плотный. 2. ж. Отношение массы тела к его … - ПЛОТНОСТЬ в Словаре русского языка Лопатина:
пл`отность, … - ПЛОТНОСТЬ в Полном орфографическом словаре русского языка:
плотность, … - ПЛОТНОСТЬ в Орфографическом словаре:
пл`отность, … - ПЛОТНОСТЬ в Словаре русского языка Ожегова:
масса единичного обzема вещества Spec П. воды. плотность <= … - ПЛОТНОСТЬ в Современном толковом словаре, БСЭ:
(?) , масса единичного объема вещества. Величина, обратная удельному объему. Отношение плотности двух веществ называют относительной плотностью (обычно плотность веществ … - ПЛОТНОСТЬ в Толковом словаре русского языка Ушакова:
плотности, ж. 1. только ед. Отвлеч. сущ. к плотный. Плотность населения. Плотность ткани. Плотность воздуха. Плотность огня (воен.). 2. Масса … - ПЛОТНОСТЬ в Толковом словаре Ефремовой:
плотность 1. ж. Отвлеч. сущ. по знач. прил.: плотный. 2. ж. Отношение массы тела к его … - ПЛОТНОСТЬ в Новом словаре русского языка Ефремовой:
- ПЛОТНОСТЬ в Большом современном толковом словаре русского языка:
I ж. отвлеч. сущ. по прил. плотный II ж. Отношение массы тела к его … - ОПТИЧЕСКАЯ АНИЗОТРОПИЯ в Большом энциклопедическом словаре:
различие оптических свойств среды в зависимости от направления распространения в ней света и от поляризации этого света. Оптическая анизотропия выражается … - ОПТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ в Большом энциклопедическом словаре:
свойство некоторых веществ вызывать вращение плоскости поляризации проходящего через них плоско поляризованного света. Оптически активные вещества бывают двух типов. У … - СССР. РСФСР, АВТОНОМНЫЕ РЕСПУБЛИКИ в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
республики Башкирская АССР Башкирская АССР (Башкирия) образована 23 марта 1919. Расположена в Предуралье. Площадь 143,6 тыс. км2. Население 3833 тыс. … - РЕФРАКЦИЯ (ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА) в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
света, в широком смысле - то же, что и преломление света, т. е. изменение направления световых лучей при изменении …
Методика предназначена для измерения на изображениях оптических параметров объектов – средней яркости, отклонения яркости, минимальной яркости, максимальной яркости, интервала яркости, интегральной яркости, средней и интегральной оптической плотности.
По способу расчета оптической плотности методика представлена в трех модификациях:
Расчет оптической плотности производится относительно фона, который указывается на изображении вручную с помощью «мыши»;
Оптическая плотность рассчитывается с учетом темнового поля камеры и поля, чистого стекла препарата.
Перед измерениями производится калибровка системы по эталонам с известной оптической плотностью.
Методика может использоваться для гистохимических исследований.
Как работает методика
На полученном изображении по яркости автоматически выделяются объекты. Предварительно (в зависимости от выбранного способа расчета оптической плотности) указывается фон, вводятся с камеры изображения темнового поля и чистого стекла или производится оптическая калибровка системы ввода по оптическим эталонам
При необходимости производится дополнительная подготовка к измерениям: удаление с изображения небольших посторонних деталей, сглаживание границ, заполнение пустот, автоматическое разделение контактирующих объектов
Автоматические измерения производятся по набору параметров, характеризующих оптические свойства выделенных объектов. Пользователь также может включить необходимые дополнительные параметры (размеры, форма)
По результатам измерений производится классификация объектов по параметру «Оптическая плотность», строится гистограмма распределения, и рассчитываются статистические параметры выборки. Условия построения гистограммы и набор рассчитываемых параметров определяет пользователь.
2. Медицинская оптика
2.3 Ход лучей в оптическом микроскопе.Характеристики изображений.Увеличение микроскопа.Теория Аббе.Характерные величины параметров входящих в формулу увеличения и их смысл.
2.4 Основные положения теории Аббе.Предел разрешения.Разрешающая способность микроскопа.Полезное и бесполезное увеличение.Предельное увеличение биологического микроскопа.
Дифракционная теория разрешающей способности оптических приборов была разработана Аббе.Если в качестве объекта использовать дифракционную решётку,а её изображение получать с помощью линзы,то в фекальной плоскости этой линзы будет образовываться дифракционная картина в виде чередующихся максимумов и минимумов освещённости.Эта картина является первичным изображением.На некотором расстоянии от первичного будет находиться вторичное действительное,котрое и является собственно изображением решётки.Аббе установил,что для соответствия вторичного изображения рассматриваемому предмету необходимо,чтобы в его формировании принимали участие лучи,идущие от центрального и одного из первых главных максимумов.Все максимумы первичного изображения возникают в результате интерференции когерентных лучей,и поэтому могут рассматриваться как самостоятельные точечные и когерентные источники.Разрешающая способность микроскопа зависит от длины световой волны и значения аппертурного угла.Предел разрешения-наименьшее расстояние между двумя точками предмета,когда эти точки различимы,то есть воспринимаются как две точки в микроскопе.Разрешающей способностью называют способность микроскопа давть раздельные изображения мелких деталей рассматриваемого предмета.Эта величина обратно пропорциональна пределу разрешения.Полезное увеличение-увеличение,при котором глаз различает все элементы структуры объекта.Бесполезное увеличение-глаз не способен различить все элементы структуры объекта.
2.5 Иммерсионная микроскопия.Числовая апертура.Апертурный угол.Ход лучей.
Разрешающую способность микроскопа можно несколько повысить,используя объектив с иммерсией.В этом случае пространство между покровным стеклом и фронтальной линзой объектива заполняется средой с показателем преломления близким к показателю преломления покровного стекла.Объективы с иммерсией называют иммерсионными,а без неё-сухими.Хорошей иммерсионной средой является кедровое масло.Показатель преломления кедрового масла практически совпадает со значением показателя преломления стекла.Иммерсия увеличивает угол раскрытия,а значит и разрешающую способность микроскопа A=n*Sin(u/2).Обычно произведение показателя преломления на синус аппертурного угла называют числовой апертурой.
2.10 Метод тёмного поля.Ультрамикроскопия.УФ-микроскопия и её преимущества.
Обширную группу микрокопирования составляют объекты,содержащие структурные элементы размерами порядка нескольких сотен ангстрем,что существенно меньше предела разрешающей способности обычного светового микроскопа со светлым полем.Примерами могут являться пылинки в воздухе,совокупность твёрдых частиц в жидкости.Таким образом они воспринимаются как визуально,так и спомощью обычного светового микроскопа как однородные.Для обнаружения таких частиц используют обычный микроскоп,в котором осуществляется принцип тёмного поля.В основе этого метода лежит рассеивание света на ультрамалых частицах.Используют специальные конденсоры,затемнённые в центре,которые приспособлены для бокового освещения объекта.Принцип тёмного поля можно осуществить с помощью кружочка чёрной бумаги,вкладывая его между линзами обычного конденсора.Диаметр кружка должен быть такой,чтобы осталась не закрытой только незначительная перефирическая часть линзы.Таким оьразом прямые лучи устраняются,а лучи дифрагированные ультрамалыми частицами,сохраняются,что и позволяет их обнаружить.Существенный недостаток метода тёмного поля-невозможность изучения с его помощью структуры обнаруживаемых ультрамалых частиц.
2.11 Метод фазового контраста.
В настоящее время структуры неконтрастных объектов часто изучают с помощью обычного светового микроскопа,снабжённого фазовой приставкой.Этот метод,получивший название метода фазового контраста,позволяет изучить структуры неконтрастных объектов путём увеличения контраста получаемого изображения без непосредственного воздействия на сам объект.При встрече света с любой неоднородностью,в частности с бактерией,происходят два явления изменения фаз колебаний световых волн и их дифракция.Происходит воздействие на основные и добавочные волны.Для этого используются пластинки различных конструкций.Они называются фазовыми.Такие фазовые пластинки устанавливаются в фокальной плоскости объектива микроскопа,то есть практически вплотную к объективу.Сущность метода сводится к созданию контраста интенсивностей в окончательном изображении неконтрастного объекта,путём воздействия на его первичное изображение.С помощью этого метода возможно проводить наблюдение живых микроорганизмов-бактерий.
2.12 Устройство и принцип работы электронного микроскопа.Ход лучей,магнитные линзы и их строение.
Очень распространены объекты,структурные элементы которых имеют размеры несколько десятков ангстрем,что значительно меньше разрешающей способности обычного светового микроскопа.Изучение таких ультраструктур возможно с помощью электронного микроскопа,обладающего большей разрешающей способностью,чем обычный световой микроскоп.В основе использования электронного микроскопа лежит использование волновых свойств электронов и возможность их фокусировки.Любой движущейся частице,в том числе и электрону,присущи волновые свойства(преломление,отражение,дифракция и интерфернция).Для свободного движения электронов необходимо создание магнитного поля.Магнитное поле позволяет фокусировать электронные лучи и получать равные по величине электронные изображения предметов.Магнитную линзу можно сделать и увеличивающей.Для этого пользуются сильным неоднородным магнитным полем,полученного от короткого соленоида с током,имеющего большое число витков.Большим увеличением обладает панцирная магнитная линза с полюсными наконечниками.Представляет собой соленоид,находящийся внутри двух железных цилиндров,внутреннего и наружного,соединённых железными основаниями.Создаётся увеличение в 20000 раз.Электронный микроскоп состоит из оптической системы,вакуумной установки,установки электрического питания и пульта управления.Ход лучей:Источник освещения-конденсорная линза-объект микроскопического исследования-объективная линза-промежуточное изображение объекта-проекционная линза-увеличение участка промежуточного изображения.ла разработана Аббе.Если в качестве объекта использовать дифракционную решётку,а еёизображение бесполезное увеличение.Предель
Колориметрия
Из оптических методов анализа в практике аналитических лабораторий наиболее широко применяются колориметрические методы (от лат. color - цвет и греч. μετρεω - измеряю). Колориметрические методы основаны на измерении интенсивности светового потока, прошедшего через окрашенный раствор.
В колориметрическом методе используются химические реакции, сопровождающиеся изменением цвета анализируемого раствора. Измеряя светопоглощение такого окрашенного раствора или сравнивая полученную окраску с окраской раствора известной концентрации, определяют содержание окрашенного вещества в испытуемом растворе.
Существует зависимость между интенсивностью окраски раствора и содержанием в этом растворе окрашенного вещества. Эта зависимость, называемая основным законом светопоглощения (или законом Бугера-Ламберта-Бера), выражается уравнением:
I = I 0 10 - ε c l
где I - интенсивность света, прошедшего через раствор; I 0 - интенсивность падающего на раствор света; ε- коэффициент светопоглощения, постоянная величина для каждого окрашенного вещества, зависящая от его природы; С - молярная концентрация окрашенного вещества в растворе; l - толщина слоя светопоглощающего раствора, см.
Физический смысл этого закона можно выразить следующим образом. Растворы одного и того же окрашенного вещества при одинаковой концентрации этого вещества и толщине слоя раствора поглощают равное количество световой энергии, т. е. светопоглощение таких растворов одинаковое.
Для окрашенного раствора, заключенного в стеклянную кювету с параллельными стенками, можно сказать, что по мере увеличения концентрации и толщины слоя раствора его окраска увеличивается, а интенсивность света I, прошедшего через поглощающий раствор, уменьшается по сравнению с интенсивностью падающего света I 0 .
Рис.1 Прохождение света через кювету с исследуемым раствором.
Оптическая плотность раствора.
Если прологарифмировать уравнение основного закона светопоглощения и изменить знаки на обратные, то уравнение принимает вид:
Величина является очень важной характеристикой окрашенного раствора; ее называют оптической плотностью раствора и обозначают буквой A:
A = ε C l
Из этого уравнения вытекает, что оптическая плотность раствора прямо пропорциональна концентрации окрашенного вещества и толщине слоя раствора.
Другими словами, при одинаковой толщине слоя раствора данного вещества оптическая плотность этого раствора будет тем больше, чем больше в нем содержится окрашенного вещества. Или, наоборот, при одной и той же концентрации данного окрашенного вещества оптическая плотность раствора зависит только от толщины его слоя. Отсюда может быть сделан следующий вывод: если два раствора одного и того же окрашенного вещества имеют различную концентрацию, одинаковая интенсивность окраски этих растворов будет достигнута при толщинах их слоев, обратно пропорциональных концентрациям растворов. Этот вывод очень важен, так как на нем основаны некоторые методы колориметрического анализа.
Таким образом, чтобы определить концентрацию (С) окрашенного раствора, необходимо измерить его оптическую плотность (A). Чтобы измерить оптическую плотность, следует измерить интенсивность светового потока.
Интенсивность окраски растворов можно измерять различными методами. Различают субъективные (или визуальные) методы колориметрии и объективные (или фотоколориметрические).
Визуальными называются такие методы, при которых оценку интенсивности окраски испытуемого раствора делают невооруженным глазом.
При объективных методах колориметрического определения для измерения интенсивности окраски испытуемого раствора вместо непосредственного наблюдения пользуются фотоэлементами. Определение в этом случае проводят в специальных приборах - фотоколориметрах, откуда и метод получил название фотоколориметрического.
Визуальные методы
К визуальным методам относятся:
1) метод стандартных серий;
2) метод дублирования (колориметрическое титрование);
3) метод уравнивания.
Метод стандартных серий. При выполнении анализа методом стандартных серий интенсивность окраски анализируемого окрашенного раствора сравнивают с окрасками серии специально приготовленных стандартных растворов (при одинаковой толщине поглощающего слоя).
Растворы в колориметрии обычно имеют интенсивную окраску, поэтому имеется возможность определять весьма небольшие концентрации или количества веществ. Однако это может сопровождаться определенными трудностями: так навески для приготовления серии стандартных растворов могут быть очень малы. Для преодоления этих трудностей готовят стандартный раствор А достаточно высокой концентрации, например 1 мг/мл. После этого путем разбавления из раствора А готовят стандартный раствор В значительно меньшей концентрации, а из него в свою очередь готовят серию стандартных растворов.
Для этого в пробирки или кюветы одинакового размера и одинакового цвета стекла пипеткой добавляются необходимые объемы растворов реагентов в нужной последовательности. Порции растворов определяемого вещества целесообразно добавлять из бюретки, т.к. их объемы будут различны для обеспечения различных концентраций в серии стандартных растворов. При этом начальный раствор должен содержать все компоненты, кроме определяемого вещества (нулевой раствор) . В исследуемый раствор добавляют растворы необходимых реагентов. Все растворы доводят до постоянного объема, а затем визуально сравнивают интенсивность окраски исследуемого раствора с растворами серии стандартных растворов. Возможно совпадение интенсивности окраски с каким-либо раствором серии. Тогда считается, сто исследуемый раствор имеет такую же концентрацию или содержит столько же определяемого вещества. Если же интенсивность окраски покажется промежуточной между соседними растворами серии, концентрация или содержание определяемого компонента считают средним арифметическим между растворами серии.
Колориметрическое титрование (метод дублирования) . Этот метод основан на сравнении окраски анализируемого раствора с окраской другого раствора- контрольного. Для приготовления контрольного раствора готовят раствор, содержащий все компоненты исследуемого раствора, за исключением определяемого вещества, и все употреблявшиеся при подготовке пробы реактивы, и к нему добавляют из бюретки стандартный раствор определяемого вещества. Когда этого раствора будет добавлено столько, что интенсивности окраски контрольного и анализируемого раствора уравняются, считают, что в анализируемом растворе содержится столько же определяемого вещества, сколько его было введено в контрольный раствор.
Метод уравнивания. Этот метод основан на уравнивании окрасок анализируемого раствора и раствора с известной концентрацией определяемого вещества - стандартного раствора. Существуют два варианта выполнения колориметрического определения этим методом.
По первому варианту уравнивание окрасок двух растворов с разной концентрацией окрашенного вещества проводят путем изменения толщины слоев этих растворов при одинаковой силе проходящего через растворы светового потока. При этом, несмотря на различие концентраций анализируемого и стандартного растворов, интенсивность светового потока, проходящего через оба слоя этих растворов, будет одинакова. Соотношение между толщинами слоев и концентрациями окрашенного вещества в растворах в момент уравнивания окрасок будет выражаться уравнением:
l 1 = C 2
где l 1 - толщина слоя раствора с концентрацией окрашенного вещества C 1 , а l 2 -толщина слоя раствора с концентрацией окрашенного вещества C 2 .
В момент равенства окрасок отношение толщин слоев двух сравниваемых растворов обратно пропорционально отношению их концентраций.
На основании приведенного уравнения, измерив толщину слоев двух одинаково окрашенных растворов и зная концентрацию одного из этих растворов, легко можно рассчитать неизвестную концентрацию окрашенного вещества в другом растворе.
Для измерения толщины слоя, через который проходит световой поток, можно применять стеклянные цилиндры или пробирки, а при более точных определениях специальные приборы - колориметры.
По второму варианту, для уравнивания окрасок двух растворов с различной концентрацией окрашенного вещества, через слои растворов одинаковой толщины пропускают световые потоки различной интенсивности.
В этом случае оба раствора имеют одинаковую окраску, когда отношение логарифмов интенсивностей падающих световых потоков равно отношению концентраций.
В момент достижения одинаковой окраски двух сравниваемых растворов, при равной толщине их слоев, концентрации растворов прямо пропорциональны логарифмам интенсивностей падающего на них света.
По второму варианту определение может быть выполнено только с помощью колориметра.
Обеспечение достаточной оптической плотности (заливки) знаков и изображений на странице является важным фактором в субъективной оценке качества печати. Нарушения в электрофотографическом процессе могут вызвать нежелательные отклонения темноты (заливки) изображения. Эти отклонения могут находиться в допустимых пределах или выходить из них. Величина этих допустимых отклонений устанавливается в технических условиях на расходные материалы к конкретному аппарату и может существенно отличаться для разных аппаратов. Объективная оценка плотности заливки характеризует неоднородность процесса и определяется как предел и стандартное отклонение коэффициента отражения печатного знака поперек страницы.
Термин оптическая плотность используется для характеристики меры пропускания света - для прозрачных объектов и отражения - для непрозрачных. Количественно определяется, как десятичный логарифм величины, обратной коэффициенту пропускания (отражения). В электрографии этот термин используется для оценки качества элементов изображения на копиях, полученных при определенных условиях проявления (использовании определенного типа тонера, оценки величины контраста скрытого электростатического изображения, качества копий при применении того или иного способа проявления и т. д.). В полиграфии эта характеристика используется для оценки издательских оригиналов, промежуточных изображений и оттисков.
Оптическая плотность обозначается OD(Optical Density) или просто D. Минимальное значение оптической плотности D=0 соответствует белому цвету. Чем больше света поглощается средой, тем она темнее, т.е., например, черный цвет имеет большую оптическую плотность, чем серый.
Коэффициент отражения связан с оптической плотностью и плотностью контраста следующим образом:
D = lg (1/R pr) и D c =R pr /R pt
где D - оптическая плотность изображения;
R pt - коэффициент отражения в точке измерения;
D c - плотность контраста;
R pr - коэффициент отражения бумаги.
Значения оптической плотности изображения на копиях для черного в электрографии для различных аппаратов (как отмечалось выше) существенно различны. Как правило по спецификациям производителей тонера для лазерных принтеров эти значения (минимально допустимые при нормальном состоянии аппаратуры) лежат в диапазоне от 1,3D до 1,45D. Для качественных тонеров оптическая плотность принимает значения в диапазоне от 1,45D до 1,5D и не превышают 1,6D. В технических условиях принято устанавливать ограничения по нижнему допустимому пределу со стандартным отклонением по оптической плотности 0,01.
Величину оптической плотности измеряют специальным прибором - денситометром, принцип работы которого основан на измерении потока, отраженного от отпечатка и пересчета этого показателя в единицы измерения оптической плотности.
В электрографии оптическую плотность изображений используют для характеристики проявителя (тонера) с целью определения требуемых значений оптической плотности линий установленной ширины при определенных условиях проявления или характеристики электрофотографического изображения на копиях в режиме номинального функционирования аппаратуры
|
Понятие оптической плотности (Optical Density) относится прежде всего к сканируемому оригиналу. Этот параметр характеризует способность оригинала поглощать свет; он обозначается как D или OD. Оптическая плотность вычисляется как десятичный логарифм отношения интенсивностей падающего и отраженного (в случае непрозрачных оригиналов) или проходящего (в случае прозрачных оригиналов) света. Минимальная оптическая плотность (D min) соответствует самому светлому (прозрачному) участку оригинала, а максимальная плотность (D max) соответствует самому темному (наименее прозрачному) участку. Диапазон возможных значений оптической плотности заключен между 0 (идеально белый или абсолютно прозрачный оригинал) и 4 (черный или абсолютно непрозрачный оригинал). Типичные значения оптической плотности некоторых типов оригиналов представлены в следующей таблице: Динамический диапазон сканера определяется максимальным и минимальным значениями оптической плотности и характеризует его способность работать с различными типами оригиналов. Динамический диапазон сканера связан с его разрядностью (битовой глубиной цвета): чем выше разрядность, тем больше динамический диапазон и наоборот. Для многих планшетных сканеров, главным образом, предназначенных для офисных работ, этот параметр не указывается. В таких случаях считается, что значение оптической плотности приблизительно равно 2,5 (типовое значение для офисных 24-битных сканеров). Для 30-битного сканера этот параметр равен 2,6-3,0, а для 36-битного - от 3,0 и выше. С увеличением динамического диапазона сканер лучше передает градации яркости в очень светлых и очень темных участках изображения. Наоборот, при недостаточном динамическом диапазоне детали изображения и плавность цветовых переходов в темных и светлых участках теряются. |
Разрешение
Разрешение (Resolution) или разрешающая способность сканера - параметр, характеризующий максимальную точность или степень детальности представления оригинала в цифровом виде. Разрешение измеряется в пикселах на дюйм (pixels per inch, ppi). Нередко разрешение указывают в точках на дюйм (dots per inch, dpi), но эта единица измерения является традиционной для устройств вывода (принтеров). Говоря о разрешении, мы будем использовать ppi. Различают аппаратное (оптическое) и интерполяционное разрешение сканера.
Аппаратное (оптическое) разрешение
Аппаратное (оптическое) разрешение (Hardware/optical Resolution) непосредственно связано с плотностью размещения светочувствительных элементов в матрице сканера. Это - основной параметр сканера (точнее, его оптико-электронной системы). Обычно указывается разрешение по горизонтали и вертикали, например, 300x600 ppi. Следует ориентироваться на меньшую величину, т. е. на горизонтальное разрешение. Вертикальное разрешение, которое обычно вдвое больше горизонтального, получается в конечном счете интерполяцией (обработкой результатов непосредственного сканирования) и напрямую не связано с плотностью чувствительных элементов (это так называемое разрешение двойного шага ). Чтобы увеличить разрешение сканера, нужно уменьшить размер светочувствительного элемента. Но с уменьшением размера теряется чувствительность элемента к свету и, как следствие, ухудшается соотношение сигнал/шум. Таким образом, повышение разрешения - нетривиальная техническая задача.
Интерполяционное разрешение
Интерполяционное разрешение (Interpolated Resolution) - разрешение изображения, полученного в результате обработки (интерполяции) отсканированного оригинала. Этот искусственный прием повышения разрешения обычно не приводит к увеличению качества изображения. Представьте себе, что реально отсканированные пикселы изображения раздвинуты, а в образовавшиеся промежутки вставлены «вычисленные» пикселы, похожие в каком-то смысле на своих соседей. Результат такой интерполяции зависит от ее алгоритма, но не от сканера. Однако эту операцию можно выполнить средствами графического редактора, например, Photoshop, причем даже лучше, чем собственным программным обеспечением сканера. Интерполяционное разрешение, как правило, в несколько раз больше аппаратного, но практически это ничего не означает, хотя может ввести в заблуждение покупателя. Значимым параметром является именно аппаратное (оптическое) разрешение.
В техническом паспорте сканера иногда указывается просто разрешение. В этом случае имеется в виду аппаратное (оптическое) разрешение. Нередко указываются и аппаратное, и интерполяционное разрешение, например, 600х 1200 (9600) ppi. Здесь 600 - аппаратное разрешение, а 9600 - интерполяционное.
Различимость линий
Различимость линий (Line detectability) - максимальное количество параллельных линий на дюйм, которые воспроизводятся с помощью сканера как раздельные линии (без слипаний). Этот параметр характеризует пригодность сканера для работы с чертежами и другими изображениями, содержащими много мелких деталей. Его значение измеряется в линиях на дюйм (lines per inch, Ipi).
Какое разрешение сканера следует выбрать
Этот вопрос чаще других задают при выборе сканера, поскольку разрешение - один из самых главных параметров сканера, от которого существенно зависит возможность получения высококачественных результатов сканирования. Однако это вовсе не означает, что следует стремиться к максимальному возможному разрешению, тем более, что оно дорого стоит.
Вырабатывая требования к разрешению сканера, важно уяснить общий подход.
Сканер является устройством, преобразующим оптическую информацию об оригинале
в цифровую форму и, следовательно, осуществляющим ее дискретизацию. Наданном
этапе рассмотрения кажется, что чем мельче дискретизация (больше разрешение),
тем меньше потерь исходной информации. Однако результаты сканировании
предназначены для отображения с помощью некоторого устройства вывода,
например, монитора или принтера. Эти устройства имеют свою разрешающую
способность. Наконец, глаз человека обладает способностью сглаживать изображения.
Кроме того, печатные оригиналы, полученные типографским способом или посредством
принтера, также имеют дискретную структуру (печатный растр), хотя это
может быть и не заметно для невооруженного глаза. Такие оригиналы обладают
собственным разрешением.
Итак, есть оригинал с собственным разрешением, сканер со своей разрешающей
способностью и результат сканирования, качество которого должно быть как
можно выше. Качество результирующего изображения зависит от установленного
разрешения сканера, но до некоторого предела. Если установить разрешение
сканера больше собственного разрешения оригинала, то от этого качество
результата сканирования, вообще говоря, не улучшится. Мы не хотим сказать,
что сканирование с более высоким, чем у оригинала, разрешением бесполезно.
Есть ряд причин, когда это нужно делать (например, когда мы собираемся
увеличивать изображение при выводе на монитор или принтер или когда надо
избавиться от муара). Здесь мы обращаем внимание на то, что улучшение
качества результирующего изображения за счет повышения разрешения сканера
не беспредельно. Можно увеличивать разрешение сканирования, не добиваясь
при этом улучшения качества результирующего изображения, но зато увеличивая
его объем и время сканирования.
О выборе разрешения сканирования мы еще неоднократно будем говорить
в данной главе. Разрешение сканера - это максимальное разрешение, которое
можно установить при сканировании. Так какая же величина разрешения нам
нужна? Ответ зависит от того, какие изображения вы собираетесь сканировать
и на какие устройства выводить. Ниже мы приведем лишь ориентировочные
значения.
Если вы собираетесь сканировать изображения для последующего вывода на
экран монитора, то обычно достаточно разрешения 72-l00ppi. Для вывода
на обычный офисный или домашний струйный принтер - 100-150 ppi, на высококачественный
струйный принтер - от 300 ppi.
При сканировании текстов из газет, журналов и книг с целью последующей обработки программами оптического распознавания символов (OCR - Optical Character Recognition) обычно требуется разрешение 200-400 ppi. Для вывода на экран или принтер эта величину можно уменьшить в несколько раз.
Для любительских фотографий обычно требуется 100-300 ppi. Для иллюстраций из роскошных типографских альбомов и буклетов - 300-600ppi.
Если вы собираетесь увеличивать изображение для вывода на экран или принтер без потери качества (четкости), то разрешение сканирования следует установить с некоторым запасом, т. е. увеличить его в 1,5-2 раза по сравнению с приведенными выше значениями.
Рекламным агентствам, например, требуется высококачественное сканирование
слайдов и бумажных оригиналов. При сканировании слайдов для вывода на
печать в формате 10x15 см потребуется разрешение 1200 ppi, а в формате
А4 - 2400 ppi.
Обобщая изложенное выше, можно сказать, что в большинстве случаев аппаратного
разрешения сканера 300 ppi достаточно. Если же сканер имеет разрешение
600 ppi, то это очень хорошо.