Колориметр (от лат. color – цвет и от греч. metreo – измеряю) – прибор для измерения характеристик цвета света (не путать с калориметром – прибором для измерения количества теплоты). Существуют колориметры двух типов. Трёхцветные колориметры служат для количественного выражения цвета в виде набора трёх чисел – основных компонентов цвета. Они представляют собой интенсивности световых потоков трёх основных цветов (красный, зелёный, синий), дающих при их смешении цвет, неотличимый от измеряемого. Результаты фиксируются на трёх шкалах колориметра.

В простейшем колориметре, называемом диском Максвелла, смешение основных цветов происходит при быстром вращении трёхцветного диска и восприятии глазом образовавшегося смешанного цвета. Регулировкой размера каждой цветной части диска добиваются, чтобы при его вращении воспринимаемый цвет не отличался от цвета образца, помещённого в центр диска.

В наши дни более распространены колориметры, в которых смешение цветов осуществляется освещением белой поверхности тремя световыми потоками с различными цветовыми характеристиками, а вклад каждого потока в получаемый цвет регулируется изменением его интенсивности. Описанный колориметр, а также диск Максвелла, относятся к так называемым визуальным колориметрам. Их достоинства – простота измерений. Недостаток – субъективная оценка наблюдателем тождества цветов, которая может зависеть от особенностей зрения наблюдателя (см. фото справа).

Концентрационные колориметры используют для определения концентраций веществ в их окрашенных растворах, образующихся в результате специально проводимых химических реакций. Действие таких колориметров основано на зависимости степени поглощения света определённой длины волны (то есть определённого цвета) от концентрации того или иного вещества в растворе. Поглощение света в исследуемой жидкости сравнивается с поглощением в эталонном растворе (с известным содержанием компонента), после чего по известному в оптике закону Бугера-Ламберта-Бера рассчитывается измеряемая концентрация анализируемого вещества. Точность таких измерений чрезвычайно высока: погрешность не превосходит 0,01-0,001 моль/литр.

Рассмотрим внутреннее устройство и принцип действия колориметра фотоэлектрического концентрационного КФК-2 (см. предыдущее фото) более подробно. Он предназначен для измерения светопропускания, оптической плотности и концентрации окрашенных растворов и рассеивающих смесей в области спектра 315-980 нм. Оптическая схема этого фотоколориметра представлена на чертеже.

Свет от малогабаритной лампы (1) проходит последовательно через систему линз со щелью (2,3,4,5) теплозащитный (6), нейтральный (7) и цветной (8) светофильтры, ограждаюющие стёкла (9,11), а между ними – специальный сосуд (оптическую кювету) с исследуемым раствором (10) и попадает на улавливающий фотоэлемент (12), создающий слабый или сильный фототок в зависимости от количества попадающего на него света. Смена сосудов с эталонным и исследуемым растворами в этом колориметре производится лаборантом вручную, а измерение светопропускания производится косвенно – по показаниям миллиамперметра.

Концентрационные колориметры могут быть не только селективными, когда из белого света лампы конкретный (один) цвет выделяется светофильтром, но и спектральными, когда белый свет лампы разлагается призмой в спектр, проходит через кювету с исследуемым раствором и «считывается» фотоэлементом. Во втором случае могут использоваться три отдельных фотоэлемента с цветными светофильтрами (соответствующими основным цветам) или же один фотоэлемент, перед которым последовательно устанавливаются три светофильтра.

Фотоэлектрические колориметры различных типов применяются в химических лабораториях для измерения концентраций различных веществ и/или примесей в них, а также в промышленности для контроля цвета источников света (ламп, осветителей), оттеночных красителей и красок, оптических светофильтров и/или отражающих материалов, экранов цветных телевизоров и/или мониторов и многих-многих других изделий.

(C) 2013. Нутерман Борис Михайлович (Томская область, г. Томск)