什么是白度？白度是某些行業(yè)（如造紙、紡織等）產(chǎn)品質(zhì)量和外觀的一個(gè)重要物理指標(biāo)。影響物體白度的因素很多，所以白度的測(cè)量方法和計(jì)算公式也有很多。本文對(duì)白度的定義及白度的定量評(píng)定公式進(jìn)行了簡單的介紹，對(duì)白度知識(shí)感興趣的朋友可以了解一下！
什么是白度？
在五彩斑斕的顏色世界里，白色和近白色是人們接觸最多也是最喜歡的顏色。“白”擁有光反射比高、色飽和度低的顏色屬性。基于視覺感知而判斷反射物體所能“顯白的程度”，學(xué)術(shù)上稱為白度。白度（Whiteness）表示物質(zhì)表面的白色程度，用白色含量的百分率來表示。通常把氧化鎂的白度定為100%，即其反射率為100%，反射率越高，白度越高。白度的單位為“%”。白色與其他顏色一樣是一種三維空間的量，位于色空間中相當(dāng)狹窄的范圍內(nèi)。正常色覺的觀察者可根據(jù)一定范圍內(nèi)光反射比、色飽和度和主波長不同，將一系列白色按其白度高低排成一維序列，進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。20世紀(jì)60年代以來，因不同的生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)Π锥鹊脑u(píng)價(jià)有不同的見解，所以先后提出的白度公式達(dá)上百種，令人遺憾的是到目前為止仍然沒有一個(gè)通用的白度公式。但是在保證可靠性和準(zhǔn)確性前提下，不同的公式依然可以得到相對(duì)統(tǒng)一的白度標(biāo)準(zhǔn)。
一般情況下，當(dāng)物體表面對(duì)可見光譜內(nèi)所有波長反射比都在80%以上時(shí)，可認(rèn)為該物體表面為白色。從反射率曲線上可看出，白色物質(zhì)在可見光譜區(qū)間內(nèi)幾乎呈一條光滑曲線沒有峰谷。理想標(biāo)準(zhǔn)白板應(yīng)對(duì)一切波長輻射完全漫反射無吸收，即其反射比對(duì)任何波長的輻射都等于1的純白物質(zhì)，但是這種全漫反射物質(zhì)在現(xiàn)實(shí)情況中幾乎不存在，故現(xiàn)在所用的標(biāo)準(zhǔn)白板都是以反射比非常接近1的化學(xué)物質(zhì)（如高純度硫酸鋇、氯化鎂）作為替代，以此對(duì)被測(cè)物質(zhì)作目視的相對(duì)比較。實(shí)際上白度可以看作是距離理想白色的程度。
白度的定量評(píng)價(jià)公式：
目前對(duì)白度的定量評(píng)價(jià)主要有三方面的困難。首先由于人們對(duì)物質(zhì)表面的顏色感覺帶有一定的主觀性和個(gè)體差異性，例如有的人喜歡暖紅色的白，有的人喜歡帶藍(lán)色的白，因此不同的人目視的白度就會(huì)有一定的差別；其次物質(zhì)的顏色會(huì)隨著觀察環(huán)境和條件的改變而有些許變化；最后因?yàn)椴煌男袠I(yè)和產(chǎn)品的差異需要不同的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，因此想要得到一個(gè)既符合目視評(píng)定又符合色度學(xué)測(cè)量的通用白度公式有一定的困難。目前根據(jù)不同行業(yè)的特點(diǎn)，以下幾個(gè)公式得到了相對(duì)廣泛的認(rèn)可。
1.單波段白度公式
我們已經(jīng)知道對(duì)任何一種白色物質(zhì)的表面都可以用色度坐標(biāo)三個(gè)參數(shù)（X，Y，Z）按照顏色的三個(gè)基本屬性（光反射比、色飽和度和主波長）來表示。但是現(xiàn)實(shí)中人們都不停地探索著用距離理想白度的百分比來簡單表示，即用一個(gè)或兩個(gè)參數(shù)表示。
藍(lán)光白度（又稱R457白度）是一種單波段白度公式被廣泛應(yīng)用在造紙、塑料、建材等行業(yè)中。紙張、建材、織物等物質(zhì)的白度之所以能用一維標(biāo)準(zhǔn)來表示，主要取決于這些物質(zhì)本身的固有屬性，這些物質(zhì)的白度在色空間近似直線分布。此外對(duì)于紙張的分光測(cè)試結(jié)果顯示，短波長比長波長的分光反射率下降很多。因此對(duì)于紙張可以使用短波長區(qū)域的反射率來表示。
2.多波段白度公式
同樣有很多物質(zhì)（如染料）由于自身特性的原因，其表面白度無法簡單的用一維標(biāo)度來表示。對(duì)一部分染料，其波長在450nm以上時(shí)才有較高的反射率，但在短波長處反射率卻快速下降，分光反射率曲線不呈平坦分布，其目視反射率較高；另一部分染料，分光反射率較低，曲線平坦，目視反射率較低。由于這兩種相反情況的存在，無論用長波長還是短波長反射率來評(píng)價(jià)染料的白度顯然不夠科學(xué)，因此就需要用兩種或以上波長的反射率組合表示白度。這樣通過同時(shí)使用短波長、長波長的反射率及其系數(shù)的方法來表示試樣的白度，更符合試樣的目視評(píng)定和色度學(xué)測(cè)量。多波段白度公式一般的形式為：W=f（R1，R2），其中f表示系數(shù)，R代表反射率。染料行業(yè)常用的BASF白度公式就是典型的多波段白度公式。
BASF白度公式：W=4Rz-3Ry
3.明度及純度型白度公式
在自然界中，有一些白色物質(zhì)的分光反射率并不對(duì)特定波長有峰值，其色調(diào)有些偏黃。此外由于現(xiàn)代工業(yè)中人們大量使用藍(lán)色染料和熒光增白劑，這些添加物的使用不僅會(huì)使白度增加，而且會(huì)導(dǎo)致白色夾雜顏色（如偏藍(lán)）。這兩種情況都會(huì)使目視反射率升高，色度降低。對(duì)于這些物質(zhì)學(xué)者們嘗試用明度和純度函數(shù)來表示樣品的白度，國標(biāo)GB/T5950《建筑材料與非金屬礦產(chǎn)品白度測(cè)量方法》中提出亨特完全白度公式，此白度公式特點(diǎn)是以色差的形式計(jì)算白度，測(cè)定結(jié)果級(jí)差較小，白度較高，此公式只適合用于白度較高的物品。
亨特完全白度公式：WH10=100-[（100-L）2+a2+b2]1/2
式中WH10表示亨特完全白度，L代表明度，a、b代表色度。
4.甘茨白度
以上幾種白度公式中，基本上沒有考慮偏色的影響，偏紅、偏綠都統(tǒng)稱為白。
但在實(shí)際中，理想的中性白是不存在的。經(jīng)過國際上長期的討論和商議，CIE色度技術(shù)委員會(huì)在1986年制定了白度測(cè)量的規(guī)范：
（1）應(yīng)該使用同樣的標(biāo)準(zhǔn)光源（或照明體）例如D65照明體（色度學(xué)用CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體）為近似的CIE標(biāo)準(zhǔn)光源，進(jìn)行視覺的儀器的白度測(cè)量。
（2）不符合（1）條件下得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不能確定或檢驗(yàn)白度公式。
（3）推薦使用白度W=100的完全反射體（在可見波段光譜反射比都等于1的理想漫射體。簡稱PRD）作為白度公式的參照標(biāo)準(zhǔn)。
按照CIE制定的標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)量白度時(shí)采用其推薦的D65標(biāo)準(zhǔn)光源，參照標(biāo)準(zhǔn)白采用完全反射漫射體，在此基礎(chǔ)上CIE委員會(huì)制定了甘茨白度公式，此公式以物體顏色三刺激值為基準(zhǔn)來計(jì)算，顏色三刺激值的特性決定了白度值大小。
甘茨（Gans）白度公式：
W10=Y10-800x10-1700y10+813.7
Tw10=650y10-900x10+67.3
上式中W10代表白度值，Tw10代表色澤值。
總體來看，基于白度檢測(cè)的理論及公式繁多，國際和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)也沒有統(tǒng)一完善的標(biāo)準(zhǔn)。在我國由于檢測(cè)設(shè)備的生產(chǎn)技術(shù)比較落后，國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的各種白度儀所采用的檢測(cè)技術(shù)不盡相同，品質(zhì)參差不齊，標(biāo)準(zhǔn)白板的一致性也有偏差。所以測(cè)量樣品白度時(shí)一定要根據(jù)樣品的屬性選擇適合的白度公式，在此基礎(chǔ)上采用對(duì)應(yīng)的白度測(cè)量設(shè)備，同時(shí)在測(cè)量過程中盡量連續(xù)測(cè)量多個(gè)樣品，保證各個(gè)樣品測(cè)試環(huán)境相同，只有這樣才能得到可靠性較高的白度值。
