Страница 5 из 12
2.4 Вывод из опыта Ньютона
Из эксперимента, который провёл Ньютон, можно сделать ещё одно заключение. Оно состоит в том, что белый солнечный свет – это сумма цветных лучей. Смесь всех чистых излучений.
Чистое излучение – это излучение с одной длиной волны. Например, только красное или только жёлтое. Такое излучение в дальнейшем мы будем называть монохроматическим, то есть одноцветным.
2.5 Спектр
Цветная полоска на стене, полученная с помощью опыта Ньютона, это видимая часть спектра солнечного света. Она образована всеми монохроматическими излучениями, входящими в его состав.
Излучения расположены в порядке возрастания длин волн – от 380 до 740 нм. В соответствии с ними в спектре следуют цвета. Самая короткая длина волны у фиолетового цвета, а красный соответствует длинноволновому концу спектра. Между ними располагаются синий, голубой, зелёный, жёлтый и оранжевый.
Как вы могли заметить, в спектре солнечного света нет чёрного. Всё дело в том, что чёрный цвет – это отсутствие света. Ощущение чёрного возникает при снижении интенсивности освещения до нуля. Точно так же происходит, когда мы уменьшаем громкость радио. Звук становится всё тише и, наконец, замолкает.
2.6 Почему цветов – семь?
Цвета в спектре следуют друг за другом непрерывно, в нём нет никаких границ, отделяющих один цвет от другого. На самом деле такое разделение на семь областей является условным. Просто у человека при переходе от одной области к другой возникает ощущение нового цвета, и каждому из них требуется своё имя.
Поэтому в дань традиции и культурному опыту спектр разделили по аналогии с октавой, состоящей из семи нот.
Порядок, в котором располагаются цвета, легко можно запомнить с помощью следующих фраз:
«Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан»;
«Как Однажды Жак Звонарь Городской Сломал Фонарь».
Каждое слово в этих фразах начинается с той же буквы, что и название соответствующего цвета. Цвета следуют от длинноволнового конца спектра к коротковолновому, то есть от красного к фиолетовому.
2.7 Интенсивность излучения
Как уже было сказано выше, белый свет является смесью всех монохроматических излучений. При этом его образуют излучения определённой интенсивности. Наибольшую интенсивность имеют излучения в жёлтой области, наименьшую – в красной и фиолетовой.
2.8 Спектр монохроматического излучения
При разложении белого солнечного света на составляющие мы получали монохромные цветные лучи.Солнце, отверстие в ставне окна, трёхгранная призма создавали множество подобных лучей. В спектре такого одноцветного света есть излучение только одной длины волны. Все остальные длины волн в нём отсутствуют.
Можно получить монохромный луч одного цвета, если поставить на пути белого света цветное стекло – светофильтр. Это устройство, которое позволяет менять состав света.
Так, оранжевое стекло, например, даст нам оранжевый луч, поскольку поглотит и задержит излучение с другими длинами волн. Спектр такого света будет содержать излучения, сосредоточенные в промежутке между 590 и 625 нм, а в остальной части будет пустым.
2.9 Спектр реального цветного света
Для получения идеального монохроматического излучения, в котором будут волны только одной длины, нужно создать специальные лабораторные условия. В реальной жизни свет, излучаемый Солнцем и лампами или отражённый от различных предметов, всегда имеет сложный спектральный состав. То есть он состоит из суммы монохроматических излучений. В их спектрах содержится множество волн разной длины, и они все там присутствуют в разном количестве.
2.10 Спектры разные, цвет один
Казалось бы, здесь нужно сказать, что каждому спектру соответствует свой цвет. Но мы не можем этого утверждать.
Один и тот же цвет иногда даёт свет различного спектрального состава. Наш глаз и мозг могут так реагировать на излучение, ведь цвет – это всё-таки субъективная, а не объективная характеристика предметов, которые нас окружают.
Цвета излучений, которые имеют разный состав, но при этом визуально воспринимаются одинаково, называются метамерными.
Трёхгранная призма обладает свойством отклонять лучи с различной длиной волны на разный угол. Излучение одной длины волны проходит через неё по собственному маршруту. В результате смешанный свет делится на составляющие. Поток света несёт в себе информацию о цвете. Излучение с длиной волны 700 нм даёт нам ощущение красного цвета, а с длиной волны 550 нм – зелёного. Таким образом, именно длина волны определяет цвет.
2.11 Метамерия
Мы часто встречаемся с метамерными цветами в обычной жизни. Например, цвета на картине, написанной маслом, и на её хорошей репродукции похожи, хотя они получены разными способами. Когда художник писал картину, он использовал смешанные краски, а репродукция была напечатана с помощью всего четырёх цветов, которые применяются в полиграфии.
Правда, стоит уточнить, что метамерные цвета кажутся одинаковыми только при определённом освещении. Бывает, в магазине мы видим две ткани одного цвета, но на улице разница между ними сразу станет заметной.
Наибольшее количество метамеров у сложных малонасыщенных цветов, особенно у коричневых, чёрных, зелёных и красных.
А вот спектральные цвета не имеют метамеров, каждый из них создаётся одним единственным монохроматическим излучением.
2.12 Применение метамерии
Явление метамерии лежит в основе воспроизведения цвета в полиграфии, фотографии и кинематографе. Благодаря ему мы воспринимаем картинку на экране монитора и печатное изображение. В первом случае даже самые сложные цвета воспроизводятся путём смешения всего трёх цветных лучей, а во втором – комбинацией четырёх печатных красок. И наш глаз считает такой способ представления цвета вполне убедительным.
2.13 Цвета предметов
Любая поверхность поглощает часть падающего на неё света, а часть отражает. Именно поэтому мы можем видеть различные предметы, которые нас окружают. А поскольку поверхности ведут себя по отношению к световым лучам различным образом, мы воспринимаем их цветными.
Каждый материал поглощает, отражает и пропускает излучения волн определённой длины в некоторой пропорции. Именно это и определяет его цвет.
Если мы посмотрим на мир через очки с жёлтыми стёклами, то увидим его в жёлтом свете. Объясняется это тем, что жёлтое стекло поглощает все излучения, кроме жёлтых. Точно так же лимон поглощает весь падающий на него свет, исключая его жёлтую часть. Жёлтые лучи отражаются от его корки и, попадая в наш глаз, сообщают нам о его цвете.
Если следовать той же логике – от огурца отражается зелёная часть спектра, а от помидора – красная. То есть из всего потока света, падающего на поверхность предмета, вычищаются все цвета, кроме того, который мы видим.
2.14 В красном свете
Когда лимон, огурец и помидор освещает поток белого света, они имеют привычный для нас цвет. Но предположим, что плоды освещены красной лампой. В белом свете были излучения всех длин волн, а в красном у них только одна длина волны.
При таком освещении огурец станет чёрным. Его поверхность обладает свойством поглощать красные лучи и отражать зелёные. Но зелёных лучей в красном свете нет. И от нашего овоща никакого света не отразится, что и создаст ощущение чёрного.
Помидор, освещённый подобной лампой, останется таким же красным, а вот лимон будет похожим на апельсин.
Таким образом, цвет объекта в цветном свете в некоторых случаях остаётся таким же, как и в белом, в других он меняется, а иногда полностью теряет цвет.
2.15 Цветовой круг
Как же определить цвет предмета в цветном свете? Для этого нужно знать, какие лучи отражает, а какие поглощает его поверхность, то есть располагать спектром отражения и спектром поглощения для данной поверхности.