2

SURSE DE LUMINĂ ŞI TIPURI DE RADIAŢII LUMINOASE

2.1 Clasificări

Orice corp care emite radiaţii luminoaseconstituie o sursă de lumină.

Sursele care emit lumină direct, datoritătransformării unei alte forme de energie în energieluminoasă sunt surse primare, iar corpurileiluminate care devin vizibile datorită proprietăţiilor de a reflecta lumina sau de a o transmite prinele, sunt surse secundare.

Sursele primare sunt naturale (soarele, stelele,focul) sau artificiale, create de om: lumânarea,lampa cu petrol, sursele electrice de lumină -becuri, lămpi cu descărcări în gaze, leduri, ş.a.

Întreţinerea în timp luminii necesităalimentarea sursei de lumină energie din exterior.Există două tipuri de radiaţii luminoase: radiaţiatermică şi luminescenţa.

Radiaţia termică se obţine prin excitaretermică, respectiv prin încălzirea corpurilor, caurmare a ciocnirii dintre atomi, ioni şi molecule.La temperatura mediului ambiant corpurile emit numairadiaţii infraroşii cu efecte calorice.

Luminescenţa este fenomenul emisiei de radiaţiice nu sunt de natură termică. Dintre formele deluminescenţă existente doar două prez intă interespractic:

16

Electroluminescenţa prin care gazele şivaporii metalici emit radiaţii luminoase prindescărcări electrice (fig.2.1), respectiv princiocnirea atomilor şi moleculelor acestor substanţecu fascicule de electroni şi ioni ce apar în acesteprocese.

Fotoluminescenţa este luminescenţa unorsubstanţe sub acţiunea radiaţiilor electromagnetice,excitaţia atomilor fiind rezultatul absorbţiei deradiaţii. Substanţele luminescente solide se numescluminofori. La rândul ei fotoluminescenţa se numeşte

fluorescenţă dacă emisia de radiaţiidurează foarte puţin timp (până la 10 -8 s) dupădispariţia excitării, şi

fosforescenţă dacă emisia durează maimult, ca în cazul fosforului.

Sursele artificiale cele mai răspândite suntlămpile electrice cu incandescenţă şi cele cudescărcări în gaze şi vapori metalici. Ledurile casurse artificiale de lumină se dezvoltă rapidtinzând să înlocuiască lămpile cu incandescenţă.

Fig. 2.1. Principiul emisiei de radiaţie prin descărcări

electrice

2.2 Fenomene fizice ale emisiei de radiaţii luminoase

Sursele elementare de energie luminoasă suntatomii care alcătuiesc materia. Structura atomuluifiecărui element chimic, cu numărul de electroni din

17

jurul nucleului se află în tabelul periodic al luiMendeleev.

Pentru înţelegerea fenomenelor emisiei luminiide către atomi, se studiază fluorescenţa atomului dehidrogen, care este cel mai simplu atom, cu unsingur electron pe orbită.

Dacă primeşte energie din afară atomul oabsoarbe, apoi o cedează, emiţând energieelectromagnetică. Absorbţia şi emisia se produc subforma unor cuante de energie. Atomul îşi modificăenergia în funcţie de energia electronului său, carese poate situa numai pe nivelele energeticedistincte, cuantificate conform expresiei:

(2.1)

în care Eo este energia electronului în stareliberă, neexcitată, numită stare fundamentală şi n -numărul cuantic principal ce poate avea valorile: 1,2, 3, 4... până la infinit. Pentru electronulatomului de hidrogen Eo= -13,6 eV.

Pentru n = 1 electronul se găseşte în stareaenergetică fundamentală, iar pentru n = energialui devine nulă, situaţie în care atomul pierdeelectronul şi redevine ion pozitiv.

În funcţie de nivelul energiei primite electronul trece de la stareafundamentală la o stare excitată superior (n>1). Stările excitate fiindinstabile şi de foarte scurtă durată, în medie până la 10-8s, atomul sedezexcită spontan fără nici o influenţă din exterior, revenind la stărienergetice inferioare sau direct la forma fundamentală, prin emisia deradiaţie (fig.2.2).

18

Fig. 2.2 Tranziţii energetice ale unui atom între două nivele Es

şi Ei

Orice tranziţie de dezexcitare de pe un nivel energeticsuperior Es pe unul inferior Ei este însoţită de emisia unui foton, acărui energie Ef este egală cu diferenţa dintreenergiile celor două nivele, iar frecvenţa undeielectromagnetice purtătoare corespunde expresiei:

(2.2)

în care h este constanta lui Planck.Durata de existenţă a unui foton este de circa

10-8s. Rezultă că unda purtătoare are o lungime de 3108m/s (viteza luminii) x 10-8(durata) 3m

[ ].În afară de emisia spontană, în medii

transparente poate avea loc şi o emisie stimulată.Dacă un electron este ciocnit de un foton emisspontan, atomul este stimulat să emită un alt fotonîn momentul ciocnirii. Fotonul emis stimulat areaceeaşi energie, frecvenţă şi direcţie cu fotonulstimulator, fenomen pe care se bazează realizareasurselor LASER*[ ], singurele capabile să emitălumină monocromatică coerentă.

19

2.3 Formarea spectrelor de linii şi benzi spectrale. Spectru continuu

La fiecare tranziţie de dezexcitare atomul emite un foton de oanumită frecvenţă. Fluxul de fotoni de aceeaşi frecvenţă determinăapariţia unei radiaţii monocromatice, numită linie spectrală.Totalitatea radiaţiilor monocromatice emise de atom formează unspectru specific.

O serie spectrală este alcătuită din liniile ce se obţin prin tranziţiide pe diferite nivele energetice superioare pe un singur nivel inferior.Rezultă că spectrul hidrogenului prezintă patruserii spectrale, iar în domeniul vizibil apar patrulinii: una violetă de 410,2 nm, una indigo de 434nm, una albastră de 486,1 nm şi una roşie de 656,3nm, care este cea mai luminoasă.

20

Fig. 2.3 Schema nivelelor energetice, serii şi linii spectraleale atomului de hidrogen

Dacă atomul de hidrogen cu un singur electron peorbită prezintă un asemenea spectru, spectreleatomilor cu mai mulţi electroni sunt extrem decomplexe.

Lărgimea benzilor spectrale depinde de densitatea atomilor însubstanţă. La presiuni scăzute ale gazelor şi vaporilormetalici densitatea atomilor este mică,interacţiunea dintre ei este slabă şi lărgimeabenzilor în jurul liniilor spectrale principalecapătă valori foarte mici. De exemplu, lumina verdeemisă de vaporii de mercur în jurul lungimii de undăde 545,1 nm are o lărgime de bandă de numai 2 nm.Lumina monocromatică cu o lărgime extrem de mică abenzii spectrale se poate obţine numai cu ajutorullaserilor, datorită rezonatorului optic dinconstrucţia acestora. De exemplu, pentru laserul cuheliu şi neon lărgimea benzii este de numai 0,0001nm.

Excitarea gazelor şi vaporilor metalici se realizează practic prindescărcări electrice în tuburi ermetice de sticlă (v. fig. 2.1). Înfuncţie de structura atomică, la presiuni scăzute(de cca. 510-3mm col. Hg) fiecare gaz prezintă unspectru specific de linii monocromatice ce îiconferă o anumită culoare aparentă determinată înprimul rând de radiaţia vizibilă cu energia cea maimare. Astfel, în domeniul vizibil hidrogenul şikriptonul prezintă patru linii spectrale, heliulşase, vaporii de sodiu un dublet la 589 şi 589,6 nm, iar vaporii demercur – patru linii (fig. 2.4). Culorile aparente sunt: roşupentru neon, violet pentru heliu, galben pentruvaporii de sodiu şi albastru-verde pentru vaporii demercur.

21

Fig. 2.4 Spectrul de linii al vaporilor de mercur de joasăpresiune

La lămpile fluorescente cu vapori de mercur de joasă presiuneradiaţiile ultraviolete sunt absorbite de luminofor şi convertite înradiaţii vizibile sub forma unui spectru continuu (fig.2.5). Princreşterea presiunii vaporilor, respectiv adensităţii atomilor pe unitatea de volum, benzilespectrale se lărgesc şi devin mai intense.

22

La substanţele solide, datorită densităţiifoarte mari a atomilor,

Fig.2.5 Distribuţia spectrală a energiei unei lămpi fluorescente

de tip alb lumina zilei de circa. 6500K

de circa 1022 atomi/cm3, forţele de legăturăconsiderabile determină, prin excitarea termică,lărgirea benzilor spectrale ce se suprapun într-unspectru continuu (fig.2.6).

Fig. 2.6. Spectrul continuu al unei surse de radiaţie termică decirca 3000K

Revenind la aspectul emisiei luminii sub formaundelor electromagnetice, rezultă că printranziţiile de dezexcitare spontană atomii emitdiscontinuu grupuri (trenuri) de unde în intervale şi la intervale detimp extrem de scurte, de circa 10 -8 s. În fiecare grup unda oscilează pe o singură frecvenţă şi într-un singur plan, lumina corespunzătoarefiind monocromatică şi polarizată liniar. Ştiind că viteza luminii în vid este de 3 10 8 m/s, rezultă că lungimea fiecărui grup de unde este de

23

circa 3m, aceasta fiind lungimea de coerenţă. Deoarece atomii surselor obişnuite emit independent, spontan şi aleatoriu grupuri de unde cu frecvenţe diferite în limitele benzilor spectrale specifice, cuoscilaţii în plane diferite, rezultă că practic de la sursele obşnuite formate dintr-o infinitate de atomi, lumina este emisă în flux continuu,nepolarizată şi de o culoare determinată de distribuţia energieiradiante după lungimile de undă.

2.4 Fluxul energetic şi puterea de emisie a surselor de lumină

Orice sursă de lumină în funcţiune emite în spaţiu energieradiantă. Intensitatea luminii emise depinde de puterea radiaţiei,respectiv de cantitatea de energie Q degajată în unitatea de timp şi dedistribuţia acesteia după lungimile de undă. Puterea radiaţiei senumeşte flux energetic şi se măsoară în waţi:

(2.4,a)

Pentru o radiaţie monocromatică sau pentru undomeniu îngust al spectrului de radiaţie d putereaeste:

(2.4,b)

Puterea de emisie a unei surse de lumină, numită emitanţă sauradianţă energetică Re, este mărimea ce caracterizează densitateafluxului energetic emis de pe unitatea de suprafaţă a sursei în toatedirecţiile şi se măsoară în waţi/m2. Deoarece este posibil ca puterea deemisie să nu fie uniformă pe toată suprafaţa sursei, practic trebuie consideratfluxul emis de un element de suprafaţă ds cât mai mic :

[W/m2] (2.5,a)

Unei radiaţii monocromatice sau unui interval îngust de lungimi de undăd, îi corespunde puterea de emisie spectrală:

(2.5,b)

24

2.5 Puterea de emisie şi spectrul surselor de radiaţie termică

Puterea de emisie a corpurilor încălzite depinde atât detemperatură cât şi de puterea lor de absorbţie, ceea ce severifică uşor încălzind, de exemplu, o bucată deoţel şi una de cuarţ. La temperaturi relativ micioţelul emite numai radiaţii infraroşii (calorice)iar de la cca. 600°C apare şi lumina de culoare roşuînchis. Ridicând temperatura lumina creşte înintensitate şi devine portocalie, de la 1500°C fiinddin ce în ce mai albă şi mai strălucitoare. Repetândexperienţa cu cuarţul se constată că acesta nu emitelumină deoarece puterea lui de absorbţie este foartemică. Prin urmare, puterea de emisie a unui corp depinde deproprietăţile lui optice.

2.6 Proprietăţile optice ale corpurilor

Proprietăţile optice ale corpurilor se definesc prin capacitatea lorde a reflecta, de a absorbi şi de a transmite prin ele lumina, respectivprin reflectanţă, absorbanţă şi transmitanţă (fig.2.7).

Fig. 2.7 Reflectanţa, absorbanţa şi transmitanţa unui corp:a - transparent; b – opac

Raportând fluxul energetic reflectat pp,absorbit p şi cel transmis p la fluxul incident p,se obţin coeficienţii de reflexie , de absorbţie şitransmisie prin care se definesc cantitativ şicalitativ aceste proprietăţi.Cu excepţia corpurilor albe, gri sau negre, caresunt neutre din punct de vedere spectral, la corpurile

25

colorate proprietăţile optice se modifică în funcţie de lungimile deundă şi de temperatură.

Puterea de absorbţie depinde şi de rugozitatea suprafeţei,deoarece pe unitatea de suprafaţă numărul dereflexii este mai mare la o suprafaţă rugoasă decâtla una şlefuită (fig. 2.8). Astfel, pentru fiecare razăincidentă fluxul reflectat se slăbeşte proporţional cu (1-)K,coeficientul de absorbţie fiind:

unde K este numărul de reflexii pe unitatea de suprafaţă.

26

Experimental se observă că la aceeaşi temperatură o suprafaţă mată aunui corp radiază mai puternic decât una lucioasă (fig.2.8).

Fig.2.8 Reflectanţa unei suprafeţe:a – lucioasă; b – cu rugozitate

2.6 Corpul absolut negru

S-a stabilit ca etalon de radiaţie un corpabsolut negru capabil de a absorbi în totalitatetoate radiaţiile ce cad asupra lui, indiferent delungimile de undă, temperatură, direcţie şipolarizare. Având coeficientul spectral de absorbţie egal cuunitatea, acest corp ipotetic prezintă un spectru continuu şi o puterede emisie maximă ce depinde numai de temperatură. De aceeacorpul absolut negru a căpătat şi denumirea deradiator integral ce reprezintă sursa etalon deradiaţie termică.

Un model practic de corp absolut negru poate ficonsiderat orice incintă în care este practicat unorificiu (fig. 2.9). Datorită reflexiilor repetate,lumina care intră prin orificiu se slăbeşte treptatşi din aceasta nu mai iese lumină în exterior. Dacăincinta este realizată dintr-un material greufuzibil, la încălzire prin orificiu se emite o radiaţie etalon a căreistructură depinde numai de temperatură.

27

Fig. 2.9 Model de corp absolut negru

2.8 Legile radiaţiei termice

1. Legea lui Kirkhoff (1859): raportul dintre putereade emisie spectrală şi puterea de absorbţie a oricărui corp este egal cuo constantă care depinde de de lungimea de undă şi temperatură:

Pentru corpul absolut negru constanta este chiarputerea de emisie a corpului absolut negru pentrufiecare lungime de undă şi temperatură.

Din legea lui Kirkhoff rezultă că puterea de emisiea unui corp este direct proporţională cu puterea lui de absorbţie şică acesta emite numai acele radiaţii pe care leabsoarbe

Următoarele legi se referă la radiaţia corpuluiabsolut negru:

2. Legea Stefan-Boltzmann (1879-1884): puterea deemisie integrală a corpului absolut negru, cuprinzând toate lungimilede undă, toate direcţiile de propagare şi stările de polarizare, estedirect proporţională cu puterea a patra a temperaturii absolute:

(2.8)

unde este o constantă având valoarea de 5,669710-8

.

Valorile corespunzătoare acestei expresii se găsescîn tabelul 2.1.

Tabelul 2.1

Caracteristicile energetice şi fotometrice ale corpului absolutnegru pentru diferite temperaturi.

Temperatura T pentru rmax Emitanţaenergetică Re

Emitanţaluminoasă R

Luminanţa

[K] [nm] [W/cm2] [lm/cm2] [cd/cm2=sb]

28

1.200 2,415 11,75 0,045 0,014

1.600 1,811 37,16 6,55 2,08

2.000 1,449 90,71 139,1 44,2

3.000 0,966 459,2 888,1 2.824

4.000 0,724 1.451 73.510 23.380

5.000 0,579 3.543 264.200 84.020

6.000 0,483 7.347 623.000 198.100

8.000 0,362 23.223 1.830.000 581.900

10.000 0,289 56.697 3.503.000 1.114.000

Legea lui Stefan-Boltzmann nu dă nici oindicaţie privind distribuţia energiei radiaţiilorîn funcţie de lungimile de undă, ceea ce ulterior austabilit Wien şi Planck.

3. Legea lui Wien (1893) afirmă că fiecăreitemperaturi a corpului absolut negru îi corespunde o anumitălungime de undă pentru care puterea de emisie este maximă.Această lungime de undă este invers proporţională cutemperatura:

( )

unde C este o constantă având valoarea de 2,89810-

3mK. Pentru lungimea de undă exprimată în micronivaloarea constantei este C=2898mK.

Din această lege rezultă că prin creştereatemperaturii puterea de emisie maximă sedeplasează spre lungimi de undă mai scurte (v.linia întreruptă din fig. 2.10), datorită cărui faptlegea lui Wien a căpătat denumirea de legeadeplasării.

Puterea de emisie maximă a corpului absolut negru la o anumitătemperatură şi lungime de undă este direct proporţională cu puterea acincea a temperaturii:

29

(2.9)

unde C1=2,0410-6 = 2,0410-15 .

Din legea deplasării se observă că la temperaturipână la 3800K puterea de emisie maximă se află în domeniulinfraroşu al spectrului de radiaţie (fig. 2.10). Între circa 3865 şi 7245 Kse află în domeniul vizibil şi peste 7245 K radiaţia emisă trece înultraviolet. Pentru lungimea de undă de 555nm,corespunzătoare radiaţiei de maximă sensibilitatespectrală a ochiului corpul absolut negru ar trebuisă fie încălzit la temperatura de 5222K.

4. Legea lui Planck. Pe baza teoriei cuanticeprivind absorbţia şi emisia luminii (1900) Planck astabilit că puterea de emisie a corpului absolut negru, specificăfiecărei lungimi de undă şi temperatură, corespunde formulei:

(2.10)

în care C1 = 3,7415.10-16 Wm2 şi C2 = 1,4388.10-2 mK [10].Această formulă descrie curba spectrală de

distribuţie a puterii de emisie pentru corpulabsolut negru, la fiecare temperatură

(fig. 2.10).

30

Fig. 2.10 Curbe spectrale ale corpului absolut negru pentrudiferite temperaturi

Dacă unui interval îngust al spectrului d îicorespunde puterea de emisie elementară rd, atunciputerea de emisie integrală a corpului absolut negru pentru oanumită temperatură se caracterizează prin aria cuprinsă între curbaspectrală şi abscisă, exprimându-se prin relaţia

(2.11)

relaţie ce îmbină formula lui Planck (2.10) cu cea alui Stefan-Boltzmann (2.8).

O evaluare cifrică a caracteristicilorenergetice şi fotometrice ale corpului absolut negruse găseşte în tabelul 2.1.

După curbele spectrale din fig. 2.10, se poateconcluziona că eficacitatea luminoasă maximă acorpului absolut negru se află între de 5000 şi 6000Kdeoarece în acest interval fluxul energetic maxim se aflăîn zona centrală a spectrului vizibil, pentru caresensibilitatea spectrală a ochiului este maximă. În acestecondiţii corpul absolut negru radiază lumină albă.

31

2.9 Puterea de emisie şi distribuţia spectrală a energiei pentru sursele reale

În tehnica iluminatului cunoaşterea distribuţiei energieiradiante, a fluxului energetic sau a puterii de emisie în funcţie delungimile de undă este esenţială deoarece pe baza lor se definescfluxul luminos, eficacitatea luminoasă şi culoarea luminii fiecăreisurse.

Nici o sursă termică reală nu radiază identic cucorpul absolut negru. La corpurile cenuşii, avândaceeaşi putere de absorbţie pentru toate lungimilede undă, la aceeaşi temperatură curbele spectralesunt asemănătoare cu cele ale corpului absolutnegru, puterea de emisie fiind însă diminuatăproporţional cu coeficientul de absorbţie.

Metalele prezintă o absorbţie selectivă înfuncţie de lungimile de undă, din care cauză curbelelor spectrale sunt puţin diferite. De exemplu,coeficientul de absorbţie spectral al wolframului creşte pentru lungimide undă mai scurte, deci la aceeaşi temperatură puterea de emisiemaximă se găseşte mai spre stânga, lumina acestuia fiind mai albădecât a corpului absolut negru (fig. 2.11).

Fig. 2.11 Curbele spectrale la temperatura de 2450K pentru:1 - corpul absolut negru; 2 - wolfram; 3 - coeficientul de absorbţie al wolframului

Este important de reţinut că toate sursele deradiaţie termică prezintă un spectru continuu, iar

32

puterea de emisie integrală este diminuată foartemult faţă de cea a corpului absolut negru, cu uncoeficient K ce depinde de natura corpului, deputerea lui de absorbţie, de starea suprafeţei, etc:

(2.12)

unde T4 este puterea de emisie integrală a corpuluiabsolut negru.

Valoarea coeficientului K pentru câtevasubstanţe este prezentată în tabelul 2.2, de unde seobservă că sub aspectul puterii de absorbţie cel mai eficient ar ficarbonul, dar temperatura de topire a acestuia este relativ scăzută.Ţinând seama de proporţionalitatea puterii de emisiecu temperatura la puterea a patra, cât şi dedeplasarea puterii de emisie maxime spre lungimi deundă mai scurte, se poate concluziona că pentrurealizarea filamentelor lămpilor cu incandescenţă cel mai eficientrămâne wolframul.

Tabelul 2.2Coeficienţi de diminuare a puterii de emisie integrale pentru

diverse substanţe la temperatura de 1500KSubstanţa Wolfram Plati

năMolibden Fie

rCarbon

K la T =1500K

0,15 0,15 0,12 0,11

0,52

Temperaturade topire

3634 1973 2625 1808

1973

În paragraful 2.3 s-a arătat că prin descărcărielectrice gazele şi vaporii metalici prezintă spectre de linii sau benzi,în funcţie de presiunea lor în tubul de descărcare.

În aceste cazuri puterea de emisie a sursei este egală cu sumaputerilor specifice corespunzătoare fiecărei benzi de radiaţii:

(2.13)

33

Pentru îmbunătăţirea spectrului lămpilor cudescărcări în vapori de mercur de joasă presiune, sepractică folosirea luminoforilor ce convertescradiaţia ultravioletă a descărcării în radiaţievizibilă cu spectru continuu, iar în cazuldescărcărilor de înaltă presiune se folosescadaosuri de halogenuri metalice ale pământurilorrare prin excitarea cărora se completează lipsurilede radiaţie din spectrul vaporilor de mercur ca încazul lămpilor HMI.

2.10 Distribuţia spectrală a energiei luminoase şi culoarea luminii

Ochiul uman realizează o evaluare subiectivă afluxului energetic cuprins între lungimile de undăde circa 400 şi 750nm prin senzaţiile vizuale deintensitate luminoasă şi culoare. Prin senzaţia deintensitate se face o evaluare cantitativă, culoarea fiind atributulcalitativ al luminii.

Radiaţiile dintr-un anumit interval de lungimide undă din domeniul spectrului vizibil determinăsenzaţia unei anumite culori, cu atât mai binedefinită cu cât intervalul este mai îngust. Cătreextremitatea de 750nm se află culoarea roşie urmând,pe măsura micşorării lungimilor de undă, culorileportocaliu, galben, verde, albastru, indigo şiviolet la extremitatea de 400nm. (v. fig. 1.3). Dacăpe tot domeniul spectrului vizibil fluxul energetic ar fi egal, corelat cusensibilitatea spectrală a ochiulu) ar apare senzaţia de lumină albă (albideal). În realitate culoarea luminii capătă o nuanţă corespunzătoaredomeniului de radiaţie pentru care fluxul energetic este mai intens.

Considerând ca sursă incandescentă etalon corpul absolutnegru se constată că singurul factor ce determină structuraradiaţiei, corespunzătoare unei anumite curbe spectrale (v. fig.2.12), este temperatura. Prin urmare, distribuţiaspectrală a energiei în domeniul vizibil, pentrufiecare temperatură determină o anumită intensitate

34

luminoasă şi o anumită culoare. De exemplu, latemperaturi relativ scăzute, de circa. 1200K, luminaare intensitate slabă şi nuanţă roşiatică. Pe măsurăce temperatura creşte lumina devine mai intensă şide culoare galben-portocalie, cu atât mai apropiatăde alb cu cât temperatura este mai ridicată. La circa.5500K puterea de emisie maximă se află în zona centrală aspectrului vizibil iar ponderea relativ echilibrată a energieiradiaţiilor pe domeniul vizibil indică emisia de lumină albă. Pesteaceastă temperatură lumina capătă o nuanţă albastră.De altfel chiar şi intuitiv culoarea este corelatăcu o anumită temperatură a sursei de lumină.

Ponderea diferitelor radiaţii în spectrulcorpului absolut negru la diferite temperaturi estemai evidentă printr-o evaluare relativă, considerândca referinţă de 100% mărimea fluxului energeticpentru o radiaţie situată în zona centrală aspectrului vizibil (fig. 2.12).

Pentru sursele cu descărcări ce nu prezintă unspectru continuu culoarea luminii este determinatăprioritar de benzile spectrale de maximă energie.

35

2.11 Temperatura de culoare

Având în vedere relaţia directă dintre temperaturăşi culoare, pentru sursele de lumină s-a introdusnoţiunea de temperatură de culoare definită catemperatura corpului absolut negru la care acestaemite lumină de aceeaşi culoare (de aceeaşicompoziţie spectrală) cu a sursei considerate.

Exprimată în Kelvin (t°C+273) temperatura de culoare este ocaracteristică spectrală deosebit de importantă pentru evaluareacalităţii surselor de lumină, mai ales în relaţie cu redarea corectă aimaginilor în culori, atât pe materiale fotosensibile cât şi în camerelevideocaptoare.

Deşi se defineşte corect numai pentru surseletermice cu spectru continuu, cum sunt lămpile cuincandescenţă şi lumina soarelui, noţiunea detemperatură de culoare s-a extins şi asupra surselorluminiscente ce emit lumină prin alte fenomene decâtcele termice şi care nu au un spectru continuu.Pentru acestea se defineşte, cu o anumită prudenţă,

36

Fig. 2.12. Distribuţii spectrale relative ale energiei corpului absolut negru pentru diferite temperaturi

o temperatură de culoare aproximativă pentru care sefolosesc mai mulţi termeni: Tc corelată,Tc asociată sau Tc

echivalentă, la care corpul absolut negru are culoarea ceamai apropiată de cea a sursei considerate. Este cazullămpilor la care distribuţia spectrală a energieiprezintă unele discontinuităţi, cum este cazullămpilor HMI şi CID, sau al lămpilor fluorescente cuunele dominante de culoare corespunzătoare benzilorspectrale ale vaporilor de mercur, pecum şi cazulLEDurilor. De obicei temperatura de culoare corelată seatribuie numai surselor cu indici de redare a culorii mai mari de circa0,5. Dacă vizual culoarea luminii evaluată dupătemperatura de culoare corelată este acceptabilă,din punct de vedere exponometric distribuţiadiscontinuă a energiei radiaţiei poate genera înimaginea fotografică dominante de culoaredezagreabile ce trebuie eliminate prin filtrare încădin procesele de iluminare-filmare.

37

O altă modalitate de evaluare a temperaturii deculoare este aceea a exprimării în MIRED , care reprezintăprescurtarea din limba engleză a denumirii “MIcro-REciprocal Degrees”.

Valorile Mired sunt mărimi inverse temperaturii deculoare exprimate în Kelvin, conform expresiei:

(2.14)

Acest sistem prezintă avantajul că la intervale egale de valoriMired corespund variaţii egale de culoare, ceea ce simplifică calcululvalorii filtrelor necesare pentru acordarea temperaturii de culoare asurselor de lumină la temperatura de culoare pentru care peliculacolor este sensibilizată (balansată) (v. formula 2.15 şi tabelele 2.5 şi2.6).

Pentru sursele de lumină mai importante,temperaturile de culoare exprimate în Kelvin şiMired sunt prezentate în tabelul 2.3, iarechivalenţele Kelvin - Mired în tabelul 2.4.

Tabelul 2.3Temperatura de culoare a unor surse de lumină

Sursa de lumină Kelvin MiredFlacăra chibritului 1700 588Flacăra lumânării 1900 526Flacăra lămpii cu petrol 2000 500

Lămpi electriceLampă cu incandescenţă de uz general 2600-2900 384-

38

(25-250W) 344Lămpi de proiecţie clasice 3000-3200 333-

312Lămpi Nitraphot tip B 3200 312Lămpi Nitraphot tip N şi S (de scurtădurată)

3400 294

Lămpi cu halogen (de uz profesional) 3200-3400 312-294

Lămpi cu metalogen CSI 4200 238Lămpi metalogen HMI 5600 178Arc electric de mare intensitate 6000-6500 166-

154Lampă cu xenon 6000 166Lampă fulger electronic 5600-6500 179-

154Lămpi fluorescente tip alb cald 2900-3000 345-

333Lămpi fluorescente tip alb 3800-4300 263-

232Lămpi fluorescente tip alb luminazilei

6500 154

Lumină naturală (valori aproximative)Lumina solară la răsărit şi la apus 2000 500Lumina solară la o oră după răsărit 3500 286Clar de lună 4000 250Media luminii solare, vara la amiază cca. 5400 185Lumina medie de zi: soare cu cerparţial acoperit, vara, la amiază

5600-5800 178-173

Cer acoperit 6800-7500 147-133

Cer acoperit şi ceaţă 8000 125Cer senin în emisfera nordică 10000-

20000100-50

Tabelul 2.4Echivalenţa în Mired a temperaturilor de culoare cuprinse între

2000 şi 6900K

K 0 100 200 300 400 500 600 700 800 90039

2000 500 476 455 435 417 400 385 370 357 3453000 333 323 312 303 294 286 278 270 263 2564000 250 244 238 233 227 222 217 213 208 2045000 200 196 192 189 185 182 179 175 172 1696000 167 164 161 159 156 154 152 149 147 145

2.12 Clasificarea culorilor

Dacă se împarte spectrul vizibil în treiintervale aproximativ egale, se constată că fiecăreitreimi îi corespunde câte o culoare dominantă,respectiv roşu-R, verde-V şi albastru-A. Acesteasunt considerate culori fundamentale care, prinsinteză aditivă - amestec în proporţii egale – reproduc culoarea albăsau, în proporţii diferite, convenabile, sunt capabile să reproducă oriceculoare (fig. 2.13, a).

Însumate câte două, culorile fundamentaledetermină apariţia a trei culori complementare,respectiv:roşu + verde = galben (G)roşu + albastru = purpuriu (P)verde + albastru = azuriu (Az)

Sinteza substractivă, ce se bazează pe eliminarea din luminaalbă a unora dintre culori cu ajutorul filtrelor absorbante, este o adoua modalitate de obţinere a culorilor (fig. 2.13,b). Se precizează că un filtru este transparentnumai pentru culoarea proprie lui şi absoarbe (sautransmite în cazul filtrelor interferenţiale)culoarea complementară.

40

Fig. 2.13 Sinteza culorilor:a – sinteză aditivă cu filtre interferenţiale (schema de

principiu a unei lanterne aditive de copiere a filmelor înculori);

b – sinteză substractivă cu filtre de absorbţie în culoricomplementare.

În limbajul artistic se obişnuiesc denumiri deculori calde pentru domeniile roşu, portocaliu şigalben ale spectrului vizibil, sugerând senzaţia decăldură radiată de sursele incandescente şi culorireci pentru domeniul albastru – violet ce seasociază mental cu senzaţia de frig, ceaţă,atmosferă de noapte.

2.13 Caracteristicile culorilor

Ochiul identifică o culoare după trei parametrisubiectivi: strălucirea, nuanţa şi saturaţia.

Strălucirea este atributul senzaţiei potrivitcăreia o sursă de lumină primară sau secundară parecă emite mai multă sau mai puţină lumină de oculoare specifică respectivei surse.

41

Nuanţa, sau tonalitatea cromatică, dă senzaţiaunei anumite culori, denumite prin asociere cu oculoare a spectrului vizibil obţinut prin dispersialuminii albe.

Saturaţia permite aprecierea de puritate a uneiculori, corespunzătoare radiaţiei de o anumitălungime de undă, şi se caracterizează prin diluareaculorii respective cu lumină albă.

În practica reproducerii culorilor pentrufotografie, filme, TV, ca şi în tipografie, se faceapel la colorimetrie, domeniu ce operează cuparametri obiectivi, măsurabili ai culorilor. Aceştiparametri, care determină senzaţiile subiective,sunt: luminanţa, lungimea de undă dominantă şipuritatea.

Luminanţa, caracterizează intensitatearadiaţiilor ce compun o culoare în direcţiaobservatorului şi dă senzaţia de strălucire arespectivei culori. Dacă se doreşte schimbarealuminanţei culorii fără a influenţa nuanţa, trebuiesă se intensifice sau să se diminueze în egalămăsură toate radiaţiile ce o compun.

Lungimea de undă dominantă din domeniulradiaţiilor ce formează o culoare corespunderadiaţiilor monocromatice care dă senzaţia de nuanţăa culorii.

Factorul de puritate indică gradul de amestec cualb a culorii respective şi dă senzaţia desaturaţie.

2.14 Sistemul colorimetric CIE

Pentru realizarea imaginilor în culori, în timpau fost elaborate multiple metode de evaluare aculorilor [6; 13]. Dintre acestea, cel mai suplu

42

folosit astăzi este sistemul colorimetric XYZadoptat de comisia Internaţională de Eclairage (CIEîn anul 1931).

Se ştie că prin amestecul amestecul aditiv acelor trei culori primare fundamentale, roşu, verdeşi albastru (RGB – red, green, blue) în anumiteproporţii se pot reconstitui aproape toate culorile,dar culorile pure ale spectrului vizibil nu pot fisintetizate cu ajutorul coloranţilor saupigmenţilor.

Pentru a permite reprezentarea grafică maisimplă a culorilor decât în sistemul RGB cu culoriprimare reale [ ], CIE a ales trei culori primarefictive (numite stimuli), ale căror distribuţiicromatice sunt prezentate în figura 2.14.

Acestea se identifică prin: X – purpuriu cu omaximă spectrală la roşu de 600 nm şi una secundarăpentru culoarea albastru – violet la 450 nm, Y –verde cu maxima la 564,1 nm şi Z – albastru, avândmaxima situată la 435,8 nm. Se observă că verdelereproduce de fapt curba sensibilităţii spectrale aochiului.

În principiu orice culoare se poate definiprintr-o ecuaţie tricromatică de forma:

C=xX + yY + zZ ( )în care x, y, şi z sunt coeficienţii tricromaticicare indică ponderea de participare a fiecăreiculori primare pentru obţinerea culorii dorite.Valoric, aceşti coeficienţi se definesc cuexpresiile:

( )

43

Fig. 2.14 Valori cromatice în funcţie de pentru culorileprimare fictive XYZ ale sistemului CIE.

Este evident că astfel definiţi sumacoeficienţilor x+y+z = 1, iar pentru albul de egalăenergie x = y = z = 0,333 , deci pentru alb celetrei culori primare participă energetic în mod egal.

O reprezentare grafică completă a culorilor presupune odiagramă complicată pe trei coordonate. Ţinând seama că oriceculoare poate fi definită numai prin doi coeficienţi x şi y, al treilearezultând prin diferenţa z = 1-(x+y), devine posibilă o exprimare grafică într-un singur plan, pedouă coordonate rectangulare x şi y (fig. 2.15).

Astfel, toate culorile din natură se cuprindîntr-o suprafaţă închisă, sub forma unei potcoave decal, înscrisă într-un triunghi dreptunghic (fig.2.14 şi 2.15). Pe curba care închide aceastăsuprafaţă sunt marcate, prin lungimi de undă,culorile spectrale naturale saturate în proporţie de100%. Pe dreapta ce uneşte extremităţile spectruluivizibil, mărginit de culorile roşu şi violet, seaflă culorile purpurii, obţinute prin amesteculcelor două culori extreme, astfel că purpurile, deşisaturate, nu sunt culori spectrale.

44

În interiorul figurii 2.14 se află trasată curbalui Planck ce indică caracteristile cromatice alecorpului absolut negru încălzit la diferitetemperaturi absolute. În virtutea definiţieitemperaturii de culoare aceste caracteristici suntvalabile şi pentru lămpile incandescente reale.

Fig. 2.15 Diagrama CIE de reprezentare a culorilor în sistemulXYZ.

Pe baza diagramei CIE se pot determinacaracteristicile oricărei culori, precizând că lacoordonatele x = y = 0,33 se află albul standard deegală energie w. Astfel, dacă prin orice punct deculoare C se duce o dreaptă w – c – , capătul aldreptei indică lungimea de undă dominantă, în cazul defaţă egală cu 540 nm ce conferă culorii nuanţa sautonalitatea verde. Calculând raportul wc/w,

45

respectiv 27/38 = 0,7 se obţine puritatea, respectivsaturaţia de 70% a culorii menţionate, ce conţine30% culoare albă. Orice dreaptă ce trece prin windică, la capetele ce intersectează diagrama,culorile complementare: în cazul de faţă, verdeluiobţinut îi corespunde culoarea complementarăpurpurie.

În diagrama din fig. 2.16 sunt delimitateaproximativ, cu linii întrerupte, principalelefamilii de culori. Este evident că saturaţia loreste maximă spre locul spectral (conturul figurii)şi scade pe măsură ce se apropie de punctul alb w,determinând apariţia tonurilor pastelate.

46

Fig. 2.16 Triunghiul culorilor RGB adoptat pentru televiziunea înculori şi principalele familii de culori în diagrama xyz a CIE.

Deoarece coloranţii şi pigmenţii folosiţi pentrureproducerea imaginilor în culori nu sunt capabilisă redea culorile saturate din sistemul XYZ, practicse alege un triunghi RGB ca cel din fig. 2.16,înscris în diagrama CIE, care să asigure cel maibine redarea culorilor din natură, care nici ele nusunt la maxim saturate. În figură este reprezentattriunghiul ales pentru televiziunea în culori,vârfurile căruia corespund coordonatelor culorilorprimare alese: roşu, verde şi albastru (v. tabelul

47

2.5). În acest caz se foloseşte albul de tip C cu ouşoară nuanţă de albastru faţă de albulechienergetic.

Apropierea mai accentuată a laturii RG atriunghiului de zona culorilor saturate caldesemnifică faptul că se dă o mai mare atenţie redăriimai saturate a acestor culori, mai numeroase înnatură, fără să rezulte practic o distorsiune preamare a culorilor reci. În plus, pe direcţia ceuneşte prin alb culorile galbene-portocaliu şialbastru-verde puterea de separaţie a ochiului estemai mare decât pentru direcţia verde-galben şiviolet-purpuriu.

Tabelul 2.5Caracteristicile culorilor primare adaptate pentru televiziunea

în culoriCuloare Simbo

l Coordonate Vizibili

tatenm x y relativă

Roşu R 610 0,67 0,33 0,46Verde G 535 0,21 0,71 0,90Albastru B 470 0,14 0,08 0,17Alb C 0,310 0,316

2.15 Relaţia dintre culoarea luminii şi culoarea corpuriloriluminate

Culoarea corpurilor se datorează faptului că acestea absorbunele radiaţii ale luminii cu care sunt iluminate iar pe altele le reflectăsau le transmit (cele transparente şi translucide), devenind, astfel,surse secundare. Prin urmare, culoarea unui corpdepinde atât de culoarea luminii folosite pentru

48

iluminare cât şi de proprietăţile lui spectrale dereflexie, absorbţie şi transmisie. Întotdeaunaculorile luminii reflectate şi transmise faţă decele absorbite sunt complementare. Câteva exemple:

-un corp alb sau gri ce reflectă şi transmiteneselectiv capătă culoarea luminii incidente;

-un corp iluminat cu lumină albă este roşupentru că el reflectă şi transmite numai radiaţiileroşii iar pe toate celelalte le absoarbe;

-un corp roşu rămâne tot roşu dacă este iluminatcu lumină roşie, dar devine negru în prezenţaluminii albastre şi/sau verzi, pe care o absoarbe;

49

Prin urmare, culorile corpurilor pot fi definite corectnumai în prezenţa luminii albe cu spectru continuu. Dar şiaceastă “redare corectă” este relativă deoarece depindede albul aparent al luminii folosite [23]:

-alb cald - pentru Tc mai mici de 3300Kspecifice lămpilor cu incandescenţă;

-alb intermediar (neutru) - pentru Tc cuprinseîntre 3300 şi 5500K;

-alb rece - pentru Tc mai mari de 5500Kspecifice luminii naturale de zi.

Este evident că în condiţiile iluminatului culămpi incandescente “aceleaşi culori” vor fi uşormai calde, respectiv uşor mai reci în prezenţaluminii naturale de zi, dar în mod subiectiv ambelesituaţii extreme sunt acceptate de observator.

De aceea, ţinând seama de condiţiile reale aleiluminării, pentru colorimetrie Comisia Internaţională deIluminat (CIE - Commission Internationale de ľ Eclairage) astandardizat câte o sursă din fiecare categorie: o sursă tip A- pentru2854K corespunzătoare iluminatului incandescent; de tip B - pentru4800K corespunzătoare luminii solare directe şi de tip C- pentru 6500Kcorespunzătoare luminii difuze de zi.

Restituirea integrală a culorilor este condiţionată decontinuitatea spectrului luminii folosite. În prezenţa unui spectru discontinuu, cauzat fie de radiaţii predominante, fie de lipsa unoradintre ele, cum este cazul lămpilor cu descărcări, culorile corpurilorvor fi denaturate prin apariţia unor culori dominante.

Calitatea surselor de lumină sub acest aspect este evaluată dupăindicele de redare al culorilor (Ra) determinat experimental încomparaţie cu surse de lumină şi eşantioane etalon [ ].

Indicele Ra=100 corespunde numai unei surse de “alb ideal”.Pentru imaginea de film şi televiziune culorile se redausatisfăcător dacă Ra85. Prezentând un spectru continuu, soarele şi

50

sursele incandescente au Ra=99, iar pentru lămpile HMI cu unelediscontinuităţi ale spectrului Ra>90. Iluminatul de film cu lămpifluorescente (Ra<85) obligă la filtrarea dominantei de culoare verzi cufiltre de compensare rozalii.

2.16 Relaţia dintre culoarea luminii şi culoarea imaginii fotograficecolor. Filtre

Pentru realizarea imaginilor în culori sefolosesc practic două tipuri de materialefotosensibile: unele balansate pentru lumină deincandescenţă de 3200K şi altele pentru lumină de zide 5600K. Curbele sensibilităţii spectrale aleacestora sunt prezentate în fig. 2.17.

Fig. 2.17. Curbele sensibilităţii spectrale pentru cele treistraturi ale peliculelor negative color:

pentru lumină de incandescenţă de 3200 K pentru lumină de zi de 5500 K

Redarea corectă a culorilor se va obţine numaidacă temperatura de culoare a luminii este înconcordanţă cu tipul peliculei folosite. În cazcontrar în imagine vor apare dominante de culoare:albastră dacă pe peliculă de incandescenţă sefilmează în lumină de zi şi roşie dacă pe peliculăpentru lumină de zi se filmează în lumină deincandescenţă. Alte dominante sunt cauzate atât dediscontinuitatea spectrului surselor de lumină câtşi de alte fenomene [23].

51

Neconcordanţa dintre temperatura de culoare pentru carepelicula este balansată şi temperatura de culoare a sursei de luminătrebuie corijată cu ajutorul unor filtre colorate care să asigureabsorbţia radiaţiilor în surplus pentru pelicula folosită, respectivpentru senzorul video cu care se filmează

Filtrele pentru materiale fotosensibile color se împart de obicei întrei grupe:-filtre de conversie - pentru modificări importante ale temperaturii deculoare;-filtre de corecţie - pentru modificări moderate ale temperaturii deculoare a surselor de lumină;-filtre de compensare - pentru eliminarea unor dominante de culoare,(indiferent de cauzele care le determină).

Filtrele din primele două grupe sunt divizate îndouă serii: albastre pentru ridicarea temperaturiide culoare şi roşii-portocalii pentru coborâreaacesteia (v. tabelele 2.5 şi 2.6 în care s-au luatca referinţă filtrele Kodak).

Efectele filtrelor pentru lumină sunt evaluate în Mired.Deoarece valorile Mired sunt în relaţie inversă cutemperatura de culoare, filtrele albastre absorb excesul deradiaţii din domeniul roşu ridicând, astfel, temperatura deculoare, şi sunt însoţite de semnul (-), iar cele roşii-portocaliide semnul (+).Semnul (+) sau (-) rezultă din formula de calcul:

(2.15)

De exemplu, dacă pe o peliculă balansată pentrulumina de incandescenţă de 3200K se filmează înlumină de zi de 5500K, rezultă necesitatea folosiriiunui filtru de +130,7 +131 Mired. Conformtabelului acesta este filtrul Wratten nr. 85B, deşipractic în asemenea condiţii se foloseşte filtrulWratten nr. 85. În condiţii inverse, cu peliculă de

52

5500K şi lumină de 3200K rezultă un filtru de –131Mired, respectiv nr. 80A. Este evident că în caz denecesitate se pot folosi şi combinaţii de filtre deconversie şi de balansare. Pentru evitareacalculelor se poate utiliza nomograma din fig.2.18,dar mai bine un colorimetru. Experienţa arată căabateri de circa ±200K faţă de 3200K în condiţiileluminii de incandescenţă şi de ±500K şi chiar maimari în lumină de zi de 5500K produc uşoaredominante de culoare corijabile în procesele deetalonare-copiere. Pentru procese reversibile deprelucrare foto-chimică restricţiile sunt mai mari.Etalonarea şi tehnologia transferului imaginii încopia pozitivă sunt conforme cu vizionarea în luminăalbă de 6000K corespunzătoare lămpilor cu xenonfolosite azi în aparatele de proiecţiecinematografică.

53

Tabelul 2.6Filtrele de corecţie Wratten şi efectele lor

Culoareafiltrului

Nr.filtrului

Compensarea expunerii (în diviziunide diafragmă)

Pentru a se obţine 3200K, pornind dela:

Pentru a se obţine3400K, pornind de la:

Intervalîn mired

82 C + 82 C

1 1/3 2 490 K 2 810 K - 89

82 C + 82 B

1 1/3 2 570 K 2 700 K - 77

Albastru 82 C + 82 A

1 2 650 K 2 780K - 65

82 C + 82

1 2 720 K 2 870 K - 55

82 C 2/3 2 800 K 2 950 K - 4582 B 2/3 2 900 K 3 060 K - 3282 A 1/3 3 000 K 3 880 K - 2182 1/3 3 100 K 3 290 K - 10

fără filtru

3 200 K 3 400 K -

81 1/3 3 300 K 3 510 K + 981 A 1/3 3 400 K 3 630 K + 18

Galben- 81 B 1/3 3 500 K 3 740 K + 27portocaliu

81 C 1/3 3 600 K 3 850 K + 3881 D 2/3 3 700 K 3 970 K + 4281 EF 2/3 3 850 K 4 140 K + 52

Filtrele de corecţie sunt realizate în şaseculori: roşu, verde, albastru şi în culorile

54

complementare acestora: galben, purpuriu şi azuriu,efectele lor fiind exprimate în densităţi (tabelul2.6).

La ora actuală gama de filtre destinaterealizării imaginilor în culori este deosebit delargă [ ].

55

Tabelul 2.7Filtrele de conversie Wratten şi efectele lor

CuloareaFiltrului

Codulfiltrului

Mărimea expunerii (în diviziuni de diafragmă)

Modificareatemperaturii de culoare în Kelvin

Intervalîn mired

80 A 2 3 200 la 5500 K

- 131

Albastru 80 B 1 2/3 3 400 la 5500 K

- 112

80 C 1 3 800 la 5900 K

- 81

80 D 1 /3 4 200 la 5500 K

- 56

85 C 1 /3 5 500 la 3800 K

+ 81

85 2 /3 5 500 la 3400 K

+ 112

85 N 3 1 2/3 5 500 la 3400 K

+ 112

85 N 6 2 2/3 5 500 la 3400 K

+ 112

Portocaliu

85 N 9 3 2/3 5 500 la 3400 K

+ 112

85 B 1 5 500 la 3200 K

+ 131

85 B N 2 5 500 la 3 + 131

56

3 200 K85 B N 6

3 5 500 la 3200 K

+ 131

Fig. 2.18 Nomogramă pentru alegerea filtrelor de corecţie şi decompensare

57

Tabelul2.8

Filtrele compensatoare de culoare (CC) Kodak

DensitateMaximă

Galben Y absoarbe albastrul

Se deschide diafragma cu

Purpuriu M absoarbe verdele

Se deschide diafragma cu

Azuriu C absoarbe roşul

Se deschide diafragma cu

0,025 CC -0,025 Y

- CC -0,025 M

- CC -0,025 C

-

0,05 CC –0,05 Y

- CC – 0,05M

1/3diviziune

CC – 0,05C

1/3diviziune

0,10 CC –0,10 Y

1/3diviziune

CC – 0,10M

1/3diviziune

CC – 0,10C

1/3diviziune

0,20 CC –0,20 Y

1/3diviziune

CC – 0,20M

1/3diviziune

CC – 0,20C

1/3diviziune

0,30 CC –0,30 Y

1/3diviziune

CC – 0,30M

2/3diviziune

CC – 0,30C

2/3diviziune

0,40 CC –0,40 Y

1/3diviziune

CC – 0,40M

2/3diviziune

CC – 0,40C

2/3diviziune

0,50 CC –0,50 Y

2/3diviziune

CC – 0,50M

2/3diviziune

CC – 0,50C

2/3diviziune

DensitateMaximă

Roşu R absoarbe albastrul şi verdele

Se deschide diafragma cu

Verde G absoarbe albastrulşi roşu

Se deschide diafragma cu

Albastru B absoarbe roşul şi verdele

Se deschide diafragma cu

0,025 CC -0,025 R

- CC -0,025 G

- CC -0,025 B

-

0,05 CC –0,05 R

1/3diviziune

CC – 0,05G

1/3diviziune

CC – 0,05B

1/3diviziune

0,10 CC –0,10 R

1/3diviziune

CC – 0,10G

1/3diviziune

CC – 0,10B

1/3diviziune

0,20 CC –0,20 R

1/3diviziune

CC – 0,20G

1/3diviziune

CC – 0,20B

2/3diviziune

0,30 CC –0,30 R

2/3diviziune

CC – 0,30G

2/3diviziune

CC – 0,30B

2/3diviziune

0,40 CC – 2/3 CC – 0,40 2/3 CC – 0,40 1

58

0,40 R diviziune G diviziune B diviziune0,50 CC –

0,50 R1

diviziuneCC – 0,50

G1

diviziuneCC – 0,50

B1

diviziune

59

2.14 Măsurarea temperaturii de culoare

Pentru măsurarea temperaturii de culoare sefolosesc colorimetre ce funcţionează pe principiuldeterminării raportului energetic al radiaţiilor dinzonele albastră şi roşie a spectrului vizibil. Înfuncţie de tipul peliculei/senzorului video folositeele indică şi filtrele de corecţie necesare redăriicorecte a culorilor. Analizând şi raportul energeticdintre zona verde şi zona roşie, colorimetrul poateindica filtrele de compensare verzi şi purpuriinecesare filtrării dominantelor specificeiluminatului fluorescent.

Ca structură constructivă, în fig. 2.15 se iadrept model schema de principiu a colorimetrelorMinolta: analogic din generaţia mai veche şi digitaldin generaţia actuală.

Trei fotodiode cu siliciu, acoperite cu filtrealbastru, verde şi roşu, furnizează, prin curenţiicorespunzători, informaţia ponderii energetice aradiaţiilor din domeniile albastru şi roşu, sauverde şi roşu, unui comparator energetic. De aici,în cazul sistemului analogic curentul rezultat estetransmis unui galvanometru a cărui scală estegradată în ±Mired.

Fig. 2.19. Schema de principiu a unui colorimetru

60

a-analogic; b-digital:1-filtre de selecţie spectrală: A- albastru; V- verde şi R- roşu;

2-fotodiode cu siliciu3-comutator pentru regimul A-R sau V-R;

4-comparator energetic (electronic)5-galvanometru cu scală 0Mired;

6-calculator colorimetric cu discuri;7-microprocesor;

8-ecran de afişaj numeric.

Rezultatul obţinut în Mired este transformat, cuajutorul unui calculator cu discuri, în valori aletemperaturii de culoare dacă cu un comutator estepreselectat domeniul albastru-roşu, şi în funcţie detipul peliculei preselectate pe discul temperaturiide culoare se obţin pe un cadran, în cifreconvenţionale, valorile filtrelor de corecţiegalben-portocalii sau albastre, după caz. Pe untabel de pe spatele aparatului fiecare cifră indicăconcret tipul de filtru corespunzător tabelului.Prin comutarea aparatului pentru domeniile verde şiroşu se obţin, în mod asemănător, pe un alt cadran,şi alt tabel, filtrele de compensare necesare.

Prin acelaşi comutator aparatul poate deveni şiluxmetru, galvanometrul având şi o scală marcată înlux. Cu ajutorul unui calculator cu discuri separat,acest colorimetru poate fi folosit şi caexponometru.

În cazul colorimetrului digital informaţiilefurnizate de către cele trei fotodiode, princomparatorul energetic sunt preluate de către unmicroprocesor şi afişate numeric pe un ecran. Prinacţionarea tastelor aparatul poate indica:temperatura de culoare, valori MIRED, cât şifiltrele de corecţie şi de compensare, după caz, înfuncţie de tipul peliculei/senzorului video ce seintroduce în memorie. Tabelele de filtre sunt deasemenea memorate şi accesibile la comandă.

61

62