الفرق بين مقياس الألوان ومقياس الطيف الضوئي - Colorimeter vs Spectrophotometer

تعريف مقياس الألوان – Colorimeter:

يستخدم مقياس الألوان للتحقق من مستوى الامتصاص لطول موجي معين للضوء من خلال محلول معين، يستخدم قانون بير – لامبرت (Beer-Lambert) لإيجاد تركيز المادة المذابة في محلول معين، العناصر الرئيسية التي تشكل مقياس الألوان هي:

• مصدر الضوء.

• المرشح (Filter).

• اللوح الزجاجي أو الفجوة (chamber).

• الكاشف الحسّاس (Photosensitive detector).

• الجلفانوميتر (Galvanometer).

في مقياس الألوان، يتم تمرير شعاع من الضوء من خلال محلول ملون، ويتم التقاط الضوء المار في خلية ضوئية للحصول على مستوى امتصاص الضوء بواسطة المحلول، قبل المرور عبر المحلول، يتم تمرير الضوء عبر المرشح الذي يحدد الطول الموجي المطلوب للضوء، بعد التصفية، يُسمح للضوء بالوصول إلى الخلية الكهروضوئية عبر لوح زجاجي، تمتلك أجهزة قياس الألوان مجموعة واسعة من الاستخدامات كيميائياً وبيولوجياً مثل تحليل الدم ومغذيات التربة وتركيز المحلول، وغيرها.

تعريف مقياس الطيف الضوئي – Spectrophotometer:

مقياس الطيف الضوئي هو أداة تقيس قدرة المحلول على امتصاص الضوء أو إرساله عندما يتم تمرير حزمة من الضوء من خلاله، تعتمد كمية الضوء الممتصة أو المنقولة بواسطة المحاليل الكيميائية على الطول الموجي للضوء ونوع المحلول، يساعد هذا الجهاز في القياس الكمي للضوء الذي ينتقل عند سقوطه على المحلول، يستخدم مقياس الطيف الضوئي نظام عدسة يوجه الضوء نحو الشق المفتوح.

ثمّ يتم تركيز هذا الضوء نحو فتحة الخروج باستخدام عدسة ثانية بحيث ينقسم الضوء أحادي اللون الخارج من الشق إلى أطوال موجية مركبة، يعمل هذا الترتيب كمنشور يقسم الضوء أحادي اللون الساقط عليه إلى الطول الموجي المكون له، علاوةً على ذلك، وفقًا للمتطلبات، يتم تدوير ترتيب الشق للحصول على الطول الموجي المطلوب الذي سيتم تمريره إلى الخلية الكهروضوئية، تتشكل الخلية الكهروضوئية مع الجلفانوميتر الذي يعرض قيمة النفاذية مباشرة عن طريق أخذ الناتج الكهربائي من الخلية الكهروضوئية.

يوجد محلول العينة بين فتحة الخروج والكاشف الضوئي (photodetector)، في حالة وجود محلول نقي، سينتقل الضوء بالكامل من خلاله، ولكن عندما يصبح المحلول عكرًا، ينخفض مستوى النفاذية، وبالتالي كلما زادت كثافة المحلول، قلت النفاذية.

الفرق بين مقياس الألوان ومقياس الطيف الضوئي:

كل من مقياس الألوان ومقياس الطيف الضوئي هما من الأدوات المستخدمة لقياس خصائص امتصاص الضوء للمواد، ومع ذلك، يتم التمييز بين الاثنين عن طريق أنّ مقياس الألوان يقيس تركيز المادة المذابة في أي محلول معين عن طريق تحديد امتصاص طول موجي معين للضوء الذي يمر عبر المحلول.

في مقابل ذلك يقيس مقياس الطيف الضوئي نفاذية أو انعكاس الضوء عن طريق تمريره عبر محلول عينة. يعمل الاثنان بطرق متشابهة إلى حد ما حيث تستخدم كلتا الأداتين المحلول وشعاع الضوء للتحقق من مستوى امتصاص الضوء، ومع ذلك توجد اختلافات مختلفة بين الاثنين.

جدول المقارنة بين مقياس الألوان ومقياس الطيف الضوئي:

الاختلافات الرئيسية بين مقياس الألوان ومقياس الطيف الضوئي:

• مقياس الألوان هو أداة تقيس كمية شعاع الضوء المنقول الذي يمتصه محلول معين، ومع ذلك يقيس مقياس الطيف الضوئي شدة الضوء كدالة للون أو الطول الموجي للضوء بمستوى النفاذية.

• ينتج عن مقياس الألوان تحليل كيميائي فيزيائي (psychophysical analysis)، ممّا يوفر قياس اللون جسديًا مثل العين البشرية وإدراك الدماغ لتصور الأشياء، بينما ينتج عن مقياس الطيف الضوئي تحليل فيزيائي يمكن من خلاله جمع المعلومات اللونية بشكل غير مباشر.

• تعتبر أجهزة قياس الألوان أقل حساسية مقارنة بمقاييس الطيف الضوئي.

• تعتبر مقاييس الطيف الضوئي باهظة الثمن مقارنة بالمقاييس اللونية.

• تصميم مقياس الألوان أقل تعقيدًا وخفيف الوزن وقوي بشكل عام وبالتالي يعاني من تآكل أقل أثناء التشغيل في حين أنّ هذا ليس هو الحال مع مقياس الطيف الضوئي لأنّه ثقيل نسبيًا وبالتالي يظهر تعقيدًا أكثر.

• تحتوي أجهزة قياس الألوان على أجزاء ثابتة بينما أجزاء أجهزة قياس الطيف الضوئي غير ثابتة.

• توفر مقاييس الألوان طولًا موجيًا ثابتًا، عادةً في النطاق المرئي من الطيف بينما توفر مقاييس الطيف الضوئي أطوال موجية متغيرة واسعة، تتراوح في الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء والنطاق المرئي.

• يتم الحصول على بيانات (Tristimulus) من التحليل اللوني بينما يمكن الحصول على البيانات اللونية بشكل غير مباشر عن طريق التحليل الطيفي.

• من خلال اختبار القياس اللوني، يمكن إجراء مقارنة الألوان وتعديلات اختلاف اللون، بينما يساعد مقياس الطيف الضوئي في صياغة اللون وقياس الإنارة المتغيرة.

• وفقًا لمستوى الامتصاص، يحدد مقياس الألوان تركيز المركب، في مقابل ذلك، تساعد شدة الضوء في تحديد الجزيئات العضوية وغير العضوية.