การวัดค่าสีด้วยเทคนิค UV-VIS-NIR SPECTROPHOTOMETER

แชร์บทความของเรา

Facebook

         ในปัจจุบันสีมีมากมายหลายโทนสี เช่น สีฟ้า (blue) แบ่งได้เป็น กรมท่า (navy) มหาสมุทร (ocean) ไพฑูรย์ (lapis) เป็นต้น สีต่างๆเหล่านี้ได้ถูกนำมาใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมต่างๆ ได้แก่ อุตสาหกรรมสี อุตสาหกรรมอาหาร และเครื่องดื่ม เพื่อดึงดูดให้ผู้บริโภคมีความสนใจในผลิตภัณฑ์มากยิ่งขึ้น แต่การเห็นและจำแนกเฉดสีของแต่ละบุคคลมีความแตกต่างกัน จึงมีการระบุสีเป็นค่าตัวเลขที่พัฒนาโดยองค์กรนานาชาติเกี่ยวกับแสงและสี (International Commission on Illumination (CIE)) โดยวิธีการที่รู้จักกันแพร่หลายได้แก่ ระบบ L*a*b* color space ซึ่งสามารถทดสอบได้ด้วยเครื่อง UV-VIS-NIR Spectrophotometer

         เทคนิคการหาค่าสีด้วยเครื่อง UV-VIS-NIR Spectrophotometer ร่วมกับโปรแกรมวัดสี (color analysis) อาศัยหลักการที่วัตถุมีสีจะดูดกลืนพลังงานของแสงไว้บางความยาวคลื่น และสะท้อนพลังงานแสงในช่วงความยาวคลื่นของสีวัตถุนั้นออกมา เช่น การที่การเห็นวัตถุเป็นสีเขียว เป็นเพราะวัตถุนั้นดูดกลืนแสงสีม่วงและสีแดง แล้วปล่อยแสงสีเขียวและสีใกล้เคียงให้สะท้อนกลับเข้าตา หรือวัตถุสีดำจะดูดกลืนแสงทุกๆความยาวคลื่นทำให้ไม่มีแสงสีใดสะท้อนกลับเข้าสู่ตา เราจึงเห็นวัตถุเป็นสีดำ

         Commission Internationale de l’Eclairage (CIE) ระบบ L*-a*-b* เป็นมาตรฐานสากลในการการบรรยายสีโดยใช้ตัวเลขในการอ้างอิงสีของวัตถุหรือควบคุมคุณภาพสีในผลิตภัณฑ์ให้เหมือนกัน ดังภาพที่ 1

โดย

         – แกน L* บรรยายความสว่าง (lightness) มีค่าตั้งแต่ 0-100 โดย 0 คือ สีดำ และ 100 คือ สีขาว
         – แกน a* บรรยายแกนสี จากสีเขียว (-a*) จนถึง สีแดง (+a*)
         – แกน b* บรรยายแกนสีจากสีน้ำเงิน (-b*) จนถึงสีเหลือง (+b*)

         นอกจากนี้ยังสามารถหาความแตกต่างของสีโดยรวม (total color difference, ) โดยพิจารณาจากระยะห่างของพิกัดสีนั้นๆ เช่นจุดที่ 1 วัดค่าสีได้ L1* a1* b1* จุดที่ 2 วัดค่าสีได้ L2* a2* b2* จะได้ความแตกต่างของสีระหว่างจุดที่ 1 และ2 ตามสมการที่ 1

         ตัวอย่างการวัดแถบสีต่างๆที่พิมพ์จากเครื่องคอมพิวเตอร์บนกระดาษขาว ดังภาพที่ 2 ประกอบด้วยโทนสีแดง, โทนสีน้ำเงิน, โทนสีเขียว, โทนสีชมพู และโทนสีเหลือง เมื่อนำตัวอย่างมาทดสอบด้วย UV-VIS-NIR Spectrophotometer ที่ช่วงความยาวคลื่น 380-780 nm ซึ่งเป็นช่วงแสงขาว (Visible light) โดยใช้โหมดการสะท้อนแสง (Reflectant) จากนั้นนำสเปกตรัมที่ได้เข้าโปรแกรม UV Color เพื่อทำการหาค่าสีด้วยมาตรฐาน CIE ดังตารางที่ 1 ถึงตารางที่ 5 และโชว์ตำแหน่งของค่าสีดังภาพที่ 3 ถึงภาพที่ 7   

         ตารางที่ 1 ค่าสีของชิ้นงานตัวอย่างแถบสีที่พิมพ์จากเครื่องคอมพิวเตอร์โทนสีแดง

ชิ้นงานตัวอย่างL*a*b*∆E
Candy57.9228.1837.180
Cherry46.2816.5415.3827.32
Wind30.553.891.6750.99

         ตารางที่ 2 ค่าสีของชิ้นงานตัวอย่างแถบสีที่พิมพ์จากเครื่องคอมพิวเตอร์โทนสีน้ำเงิน

ชิ้นงานตัวอย่างL*a*b*∆E
Light blue67.15-11.29-31.510
Blue57.11-9.05-39.3612.94
Dark blue44.18-5.56-31.5723.67

         ตารางที่ 3 ค่าสีของชิ้นงานตัวอย่างแถบสีที่พิมพ์จากเครื่องคอมพิวเตอร์โทนสีเขียว

ชิ้นงานตัวอย่างL*a*b*∆E
Lime75.11-23.1813.560
Green69.59-27.997.559.47
Crocodile50.11-19.646.5326.21

         ตารางที่ 4 ค่าสีของชิ้นงานตัวอย่างแถบสีที่พิมพ์จากเครื่องคอมพิวเตอร์โทนสีชมพู

ชิ้นงานตัวอย่างL*a*b*∆E
Lavender71.1615.82-14.850
Rose72.0824-4.6613.1
Pink62.0841.33-11.7127.25

         ตารางที่ 5 ค่าสีของชิ้นงานตัวอย่างแถบสีที่พิมพ์จากเครื่องคอมพิวเตอร์โทนสีเหลือง

ชิ้นงานตัวอย่างL*a*b*∆E
Canary87.48-15.0371.650
Merigold79.30-2.5162.5717.49
Carrot70.6611.3651.4537.24

         จากการวัดค่าสีของตัวอย่างแถบสีที่พิมพ์จากเครื่องคอมพิวเตอร์โทนสีต่างๆพบว่า ความอ่อน-แก่ของสีในแต่ละโทนสี สีที่มีความสว่างมากกว่าจะให้ค่า L* มากกว่าสีที่มีความสว่างน้อย ส่วนค่า a* และ b* ที่แสดงออกมา จะให้ค่าที่สอดคล้องกับเฉดสีตามที่เห็น ดังภาพที่ 1 นอกจากนี้ เมื่อกำหนดให้สีของตัวอย่างใดตัวอย่างหนึ่งเป็นสีอ้างอิง ซึ่งในที่นี้กำหนดให้ สี Candy, Light blue, Lime, Lavender และ Canary เป็นสีอ้างอิงโดยมีค่า ∆E เท่ากับศูนย์ เราจะสามารถเปรียบเทียบความแตกต่างของสีโดยรวมได้ โดยคำนวณจากสมการที่ 1 โดยทั่วไปถ้าค่า ของสีที่นำมาเปรียบเทียบมีค่ามากกว่า 1 ตาของมนุษย์จะสามารถแยกแยะความแตกต่างของสีได้

เอกสารอ้างอิง
[1] http://www.cezmikardas.com/blog/2016/4/20/renk-bilimi-renk-evreni

[2] https://research.psru.ac.th/files/res_che2553/resche_files/402_appendix.pdf

นางสาวปภัสรา คชสาร
เจ้าหน้าที่ห้องปฏิบัติการ ห้องปฏิบัติการ Spectroscopy
กลุ่มห้องปฏิบัติการลักษณะเฉพาะทางกายภาพ ศูนย์บริการวิเคราะห์ทดสอบ สวทช.
E-mail: papasara.kot@nstda.or.th

ที่เกี่ยวข้อง

Chat with TSEN

ติดต่อสอบถาม
เครือข่ายศูนย์เครื่องมือวิทยาศาสตร์ประเทศไทย