Waarom een kunsttand vaak zo blauw is

Veel materialen verstrooien het licht zodanig dat de meetapparatuur voor het bepalen van de juiste kleur niet voldoet. Dat is een probeem voor bijvoorbeeld tandartsen, slachters en weervoorspellers....

MAARTEN EVENBLIJ

KLEUREN zijn niet altijd wat ze lijken. Het menselijk oog is perfect in staat om verschillen in kleur te zien, maar bij het onthouden ervan, of het schatten van de intensiteit, geeft het gezichtsvermogen niet thuis. Wie heeft nooit een op het oog bijpassend kledingstuk gekocht dat bij thuiskomst helemaal niet bijpassend bleek te zijn?

De ogen kunnen ook makkelijk gefopt worden. Een klassiek voorbeeld zijn de vier gele papegaaien op een achtergrond van blauw, oranje, groen en rood. Het geel van elke papagaai lijkt anders, maar als de achtergrond wordt afgedekt, blijken de kleuren identiek te zijn. De omgeving beïnvloedt de waarneming van de kleur.

In de wereld van autospuiters regent het van de voorbeelden dat een beschadigde plek in het daglicht perfect leek overgespoten, maar 's avonds onder de straatlampen onmiddellijk herkenbaar was. Blijkbaar kwam het spectrum van de gebruikte pigmenten niet volledig overeen met die van de originele lak.

Om dat probleem te voorkomen, hebben lakfabrikanten apparaten ontwikkeld die het spectrum van de bestaande lak analyseren met een op een fototoestel gelijkende spectrofotometer. Op diverse plaatsen rond de beschadigde plek meet deze bij verschillende golflengten de hoeveelheid teruggekaatst licht en bepaalt zo het spectrum van de oude lak.

Oude lak heeft door weersinvloeden andere (kleur)eigenschappen gekregen dan nieuwe, en daardoor is louter het gebruik van de originele lak onvoldoende. Met behulp van de gegevens uit de meetkop berekent de computer de juiste samenstelling van de verf en desgewenst mengt het apparaat ook de verschillende lakken in een geautomatiseerde verfmenger tot de juiste kleur.

Inmiddels zijn enkele tientallen van deze apparaten bij autospuiters geïnstalleerd. In meer dan negentig procent van de gevallen naar volle tevredenheid. Wat in de autobranche kan, moet ook bij tandartsen kunnen, dachten tandtechnici. Want ook bij het plaatsen van porseleinen kronen is kleur belangrijk.

Nu geschiedt kleurstelling nog door een waaier van verschillend getinte tanden te vergelijken met het gebit van de patiënt. Het resultaat is niet altijd even bevredigend. Een apparaatje dat in een handomdraai meldt welke pigmenten de tandtechnicus moet gebruiken om een zo natuurgetrouw mogelijk resultaat te bereiken, zou uitkomst bieden.

'Er was een apparaat, maar dat bleek systematisch de verkeerde kleur aan te geven', zegt dr ir R. Bolt. Vrijdag promoveerde hij aan de Rijksuniverstiteit Groningen op een onderzoek naar het meten van kleuren in troebele materialen. Dat zijn melk, kaas, en suspensies van zwevende deeltjes. Maar ook wolken, tanden en suiker zijn troebel.

Deze substanties bevatten zeer veel overgangen tussen deeltjes en de stof waarin ze zijn 'opgelost'. In melk bijvoorbeeld tussen vet en water of eiwit en water, in wolken tussen water en lucht en in een pak suiker tussen de saccharose-kristallen en lucht. Aan die grensvlakken wordt licht verstrooid.

Het licht dat van een object terugkaatst, bepaalt de kleur ervan. Voor niet-troebele materialen is een objectieve kleurbepaling niet zo moeilijk, omdat relatief veel licht direct wordt teruggekaatst. Slechts een gering deel van het opvallende licht wordt verstrooid in het materiaal.

In troebele materialen wordt echter veel licht verstrooid. Sommige lichtdeeltjes (fotonen) worden geheel in het materiaal geabsorbeerd, andere leggen millimeters tot centimeters af voor ze weer uit het materiaal te voorschijn komen en bijdragen aan de kleur van het object.

'Dat zou geen probleem zijn als de verstrooiing voor alle fotonen dezelfde zou zijn. Die is echter afhankelijk van de golflengte van het licht. Blauw licht wordt sterker verstrooid dan rood licht', aldus Bolt. 'Bij het ontwikkelen van meetapparatuur moet je daar rekening mee houden.' Tot nu toe werd dat niet gedaan.

Kleurmeting van bijvoorbeeld een tand gebeurt nu slechts op een klein stukje van het oppervlak. Al het licht dat zodanig wordt verstrooid dat het buiten dat plekje terecht komt, wordt niet meegerekend. Daardoor worden de tanden en kiezen systematisch te blauw gemeten. 'Voor die verstrooiing, de lek van de fotonen, moet je corrigeren. Dat kan door tegelijkertijd ook op een paar plaatsen buiten het te beoordelen plekje te meten.'

Dat geldt niet alleen voor tanden en kiezen, maar ook voor andere troebele materialen. Kleurmeting in zulke materialen is een lastige aangelegenheid, waarvoor nog veel kennis ontbreekt. Bolt beschouwt zijn werk als de eerste vingeroefening voor fundamenteel onderzoek naar het gedrag van licht in troebele materialen. Daarvoor blijkt een toenemende belangstelling onder zowel medici, weersvoorspellers als rundveeslachters.

Een nieuwe therapie tegen tumoren bestaat uit een combinatie van licht en medicijnen. De in tumorweefsel geaccumuleerde geneesmiddelen worden daarbij geactiveerd door een bundel laserlicht. Bolt: 'Daarvoor is het noodzakelijk om te weten hoe het licht zich gedraagt in het troebele medium dat wordt gevormd door menselijk weefsel.'

Weervoorspellers willen weten hoe licht zich gedraagt in de atmosfeer, die wordt vertroebeld door stofdeeltjes, waterdruppels en ijskristallen. Want steeds vaker tasten zij met lasers de atmosfeer af op zoek naar klimatologische gegevens. Afwijkingen van de lichtbaan door troebelingen in de atmosfeer kunnen hun meetresultaten beïnvloeden. Datzelfde geldt voor de beelden die satellieten maken van de aarde.

Dat zelfs slachters geïnteresseerd zijn in het werk van Bolt en zijn collega's, komt door het kalfsvlees. Italianen houden van roder vlees dan consumenten uit Duitsland. Een keurmeester moet in één oogopslag kunnen beslissen voor welke markt een geslacht kalf geschikt is, zonder dat hij erin hoeft te kerven. Een in het vlees gestoken pen die de absorptie van groen licht meet, kan uitkomst bieden.

Bolt houdt het voorlopig echter bij zijn tanden en kiezen. Of het ooit haalbaar zal zijn om een meetapparaat te maken dat de eigenschappen van een intacte tand kan objectiveren, is sterk de vraag. Want een tand, die is opgebouwd uit een buitenste laag van glazuur en een binnenste laag van dentine, heeft op verschillende plaatsen ook andere eigenschappen op het gebied van absorptie, reflectie en verstrooiing van licht.

'Voorlopig zijn we nog niet zo ver', erkent Bolt. 'Kronen hebben die laagjes nu niet en bovendien moet je anorganische pigmenten voor de kleuring gebruiken in plaats van de organische en niet-stabiele stoffen die kleur aan levende tanden en kiezen geven. Maar als we alleen al een objectieve kleurmeting zouden hebben, zouden we een flinke stap verder zijn.'

Maarten Evenblij

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2022 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden