什么是白度？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(lái)表示，是紙張、印刷等行業(yè)常用的一個(gè)檢測(cè)產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)。對(duì)白度進(jìn)行量化，是管控產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段。本文對(duì)白度的測(cè)量方法及常用計(jì)算式作了介紹，對(duì)此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?！鞍住睋碛泄夥瓷浔雀摺⑸柡投鹊偷念伾珜傩??；谝曈X(jué)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(lái)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(jué)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(zhǎng)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(lái)，因不同的生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)Π锥鹊脑u(píng)價(jià)有不同的見(jiàn)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(méi)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(jiàn)光譜內(nèi)所有波長(zhǎng)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(jiàn)光譜區(qū)間內(nèi)幾乎呈一條光滑曲線沒(méi)有峰谷。理想標(biāo)準(zhǔn)白板應(yīng)對(duì)一切波長(zhǎng)輻射完全漫反射無(wú)吸收，即其反射比對(duì)任何波長(zhǎng)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。

白度的測(cè)量方法：

過(guò)去是用目視法判斷哪個(gè)物體更白、物體是不是達(dá)到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對(duì)白度的要求，這種方法具有很大的誤差；現(xiàn)在是利用光電檢測(cè)的方法測(cè)量物體的白度，這樣白度變成了一個(gè)可準(zhǔn)確測(cè)量的值，并且利用這種方法可減小測(cè)量誤差、提高測(cè)量速度，滿足了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。白度測(cè)量方法大致可分為以下三種：

1.單光譜反射率測(cè)量法

通過(guò)對(duì)單光譜的反射率測(cè)量來(lái)判斷物體的白度，這種方法一般是利用主波長(zhǎng)為457nm±0.5nm，半峰寬度為44nm的藍(lán)光來(lái)測(cè)定樣品的反射比，用測(cè)得的反射比來(lái)表示樣品的白度。這種方法由于是用一個(gè)波長(zhǎng)的濾光片進(jìn)行測(cè)量的，往往會(huì)帶來(lái)較大的誤差（這是由于一個(gè)波長(zhǎng)的濾光片覆蓋的波長(zhǎng)區(qū)太窄所致）。

2.光電積分式測(cè)色法

光電積分式測(cè)色法是模擬人眼的三刺激值特性，采用光電積分效應(yīng)，直接測(cè)量顏色的三刺激值。此方法使用濾光片，對(duì)所用的光電探測(cè)器的光譜響應(yīng)進(jìn)行濾色修正，使它與CIE 標(biāo)準(zhǔn)觀察者一致。這種測(cè)色系統(tǒng)一般都由光源、探測(cè)器、數(shù)據(jù)處理和輸出單元等組成。光源多為穩(wěn)定性光源，多數(shù)使用鹵鎢燈。探測(cè)器為三個(gè)或四個(gè)經(jīng)過(guò)濾色修正的硅光電二極管或光電管。這種測(cè)色系統(tǒng)與下面所述的分光式測(cè)色系統(tǒng)相比較而言價(jià)格低廉，并且適用性廣泛，與后者相比更適應(yīng)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。

3.分光式測(cè)色法

這種方法也是一種基于三刺激值的測(cè)量方法，不過(guò)這種方法不是不是直接測(cè)量顏色的三刺激值，而是測(cè)量物體的光譜反射或透射特性，即測(cè)量物體的光譜輻度因數(shù)或光譜透射比，通過(guò)積分計(jì)算求得顏色的三刺激值。這種測(cè)量方法一般以（5～20）nm的等距波長(zhǎng)間隔，在（380～780）nm的波段內(nèi)測(cè)得各波長(zhǎng)的光譜反射率。光譜信號(hào)采集是單通道（波長(zhǎng)）按順序逐個(gè)掃描取得。這決定了它的測(cè)量速度較慢。這種測(cè)量系統(tǒng)主要由光源、單色器、光電探測(cè)器、數(shù)據(jù)處理和輸出裝置等組成。光源一般采用穩(wěn)定性光源（如鹵鎢燈、氙燈等）；單色器是整個(gè)儀器的核心，分為棱鏡分光式、光柵分光式和濾光片分光式等；探測(cè)器為光電倍增管、光電管。由于系統(tǒng)的掃描機(jī)構(gòu)和光路復(fù)雜，使得整個(gè)系統(tǒng)的體積較大，成本也較高，使得它的使用受到很大的局限。

總體來(lái)說(shuō)白度測(cè)量方法大致可分為兩類：一是通過(guò)對(duì)單光譜的反射率測(cè)量來(lái)判斷物體的白度，這種方法是用測(cè)得的反射比來(lái)表示樣品的白度，優(yōu)點(diǎn)是測(cè)定方法簡(jiǎn)單，儀器便宜；但這種方法由于是用一個(gè)波長(zhǎng)的濾光片進(jìn)行測(cè)量的，往往會(huì)帶來(lái)較大的誤差（這是由于一個(gè)波長(zhǎng)的濾光片覆蓋的波長(zhǎng)區(qū)太窄所致）。第二類是基于三刺激值的測(cè)量方法，這種方法主要是先測(cè)得被測(cè)物體的三刺激值，然后利用與三刺激值相關(guān)的白度公式計(jì)算出白度值。

常用的白度計(jì)算公式介紹：

計(jì)算白度的色差公式有很多，目前常用的主要有兩種，一種是與色差概念有關(guān)的白度公式，以亨特（Hunter）白度公式為代表；另一種是CIE白度公式，以甘茨（Ganz）白度公式為代表。下面主要對(duì)CIE白度公式進(jìn)行介紹。

由于大多數(shù)的白度公式基本上都沒(méi)有考慮對(duì)偏色的表示，所以不論偏紅或偏綠都稱之為白。但是，現(xiàn)實(shí)中理想的中性白是不存在的，色度學(xué)家甘茨（E.Ganz）在20世紀(jì)60年代中期提出了加權(quán)因子不同的中性白、偏綠白和偏紅白等三種白度計(jì)算公式。CIE色度技術(shù)委員會(huì)于1983年正式推薦了以甘茨公式為基礎(chǔ)，并經(jīng)修改后的白度評(píng)價(jià)公式，即CIE白度公式。該公式以W=100的完全漫反射體為參照點(diǎn)，以D65為評(píng)價(jià)白度的標(biāo)準(zhǔn)照明體，并包括白度W和淡色調(diào)TW兩個(gè)部分。當(dāng)采用CIE1931標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者時(shí)，對(duì)應(yīng)的白度公式為：

式中：Y是白色樣品的三刺激值，x、y是樣品的色品坐標(biāo)，xn、yn是完全漫射體的色品坐標(biāo)。如果采用CIE1964補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者，則其白度公式表示為：

式中：參數(shù)的定義不變，只是取值為10°視場(chǎng)CIE標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)。

在上面兩組白度公式中，W、W10越大，則表示白度越高；Tw、Tw10值為正時(shí)，表示帶綠色，且數(shù)值越大，表示越偏綠；Tw、Tw10值為負(fù)時(shí)，表示帶紅色，且其絕對(duì)值越大，表示越偏紅；對(duì)于完全漫射體，其W、W10均為100，Tw、Tw10都等于零。

另外，對(duì)于明顯帶有某種顏色的樣品，評(píng)價(jià)其白度是沒(méi)有意義的，故應(yīng)用CIE白度公式進(jìn)行評(píng)價(jià)的樣品，應(yīng)符合下列限制條件，即：